Imaging ren an: Soti nan limyè rive nan mikwoskopi super rezolisyon
Mar 17, 2022
Kontakte: ali.ma@wecistanche.com
Maria Lucia Angelotti1,2, Giulia Antonelli1,2 Carolina Conte1,2ak Paola Romagnani1,2
REZIME
Reyalizasyon yo enpòtan nanrenmekanis fizyolojik ak fizyolojik ka lajman dwe atribiye nan pwogrè nan teknoloji a nan mikwoskòp. Anpil nan sa nou konnen sou achitekti a nanrenbaze sou deskripsyon fondamantal mikwoskopis anatomik ki itilize mikwoskospi limyè epi pita pa analiz ultrastruktural mikwoskospi elèktron. De teknik sa yo te itilize pou premye sistèm klasifikasyon maladi ren yo ak pou dènye nouvèl konstan yo. Plis dènyèman, yon seri de teknik imaj roman te ajoute analiz la nan plis dimansyon nan tan ak espas. Mikwoskopi konfokal pèmèt nou visualiser sekans optik sou aks z la epi disponiblite lojisyèl analiz espesifik yo te bay yon rann twa dimansyon nan espesimèn tisi ki pi epè. Mikwoskopi multifoton te pèmèt nou envestige an menm tanrenfonksyon ak estrikti an tan reyèl. Mikwoskopi imaj fluoresans pou tout lavi pèmèt nou etidye distribisyon espasyal metabolit yo. Mikwoskopi super-rezolisyon ogmante sansiblite ak rezolisyon jiska nivo nano-echèl. Avèk mikwoskospi kriyo-elektron, chèchè yo te kapab vizyalize biomolekil endividyèl yo nan nivo atomik dirèkteman nan tisi yo epi konprann entèraksyon yo nan nivo subselilè. Finalman, desorption lazè / iyonizasyon D 'espèktrometri mas pèmèt mezire nan plizyè santèn molekil diferan an menm tan an sou seksyon tisi nan rezolisyon segondè. Revizyon sa a bay yon apèsi sou disponibrenestrateji imaj, ak yon konsantre sou enpak posib amelyorasyon teknolojik ki pi resan yo.
Mo kle:imunohistochimi,renbyopsi, podosit,proximaltibil, selil souch
Cistanche herba pou maladi ren, klike la pou jwenn echantiyon an
ENTWODIKSYON
Lanan renkonpleksite estriktirèl kaptivan oblije ranpli divès fonksyon fizyolojik li yo. Nan kòmansman an, etidye larente limite a sa sèlman obsèvasyon makroskopik ak kontribisyon yo nan dyagnostik la nan maladi ren yo te limite. Manifestasyon klinik yo te dekri men mekanis patojèn ki kache yo te enkoni. Reyalizasyon yo nan konpreyansyon fizyoloji ren ak fizyoloji ka lajman atribiye a kontinye pwogrè nan jaden an mikwoskopi. Tantativ nanrenD 'te kòmanse depi lontan [1]. Nan 1666, anatomis Malpighi te egzaminerentisi ak yon mikwoskòp limyè ki te gen yon pouvwa ki estime 25-30 epi ki dekri pou premye fwa glomerulus la kòm 'yon glann kote pipi te separe ak san'[2]. Kontribisyon sa a te inyore jiska 1842 lè estrikti nefwon yo te debouche ak yon mikwoskòp limyè 10 fwa pi pwisan pa Sir William Bowman. Bowman te dekouvri kapsil periglomerular a (ki te rele pita kapsil Bowman) kòm anatomik ki konekte ak premye pati tubul la [3]. An 1862, Jacob Henle te dekri segman tubul ki sanble ak bouk ki te pran non l, ki konekte tubul kortik la ak papil ren.
Mèsi a entwodiksyon nan mikwoskòp limyè, yon klasifikasyon istomorfolojik nanrenmaladite vin posib [1]. Chans pou yo obsève sa ki te pase nan ren malad yo te pèmèt yon moun konprann ke chanjman patolojik yo varye konsiderableman ant pasyan ki gen menm manifestasyon klinik. Sepandan, premye etid yo sou chanjman patolojik nan tisi ren yo te fèt sou echantiyon otopsi, ki mennen sitou nan deskripsyon maladi kwonik. Mank enfòmasyon sou evolisyon nan patoloji ren ak pwoblèm teknik nan fenomèn otolitik, ki gen rapò ak itilizasyon tisi post-mortem, limite konesans nan maladi imen. An 1951, entwodiksyon derenbyopsi pèmèt obsèvasyon dirèk ak etid pa sèlman nan maladi ren kwonik, men tou nan egi. Pandan se tan, mikwoskospi piti piti te vin pi sofistike ak pwogresivman ogmante sansiblite ak rezolisyon jiska nivo nanokal. Nan revizyon sa a, nou pral bay yon apèsi sou dekouvèt ren fondamantal ki te fè posib pa avansman nan teknoloji mikwoskòp, ak yon konsantre sou posiblite yo evolye nan devlopman teknik ki pi resan yo.
VISUALIZING IMUNOPATHOLOGY REN AN
Immunolabeling ak mikwoskopi fluoresans
Posiblite pou jwenn yon fragman reprezantan nan tisi k ap viv pèmèt aplikasyon an nan teknik émergentes ki te egzije maksimòm prezèvasyon tisi, tankou metòd imunohistochimik (fluoresan an premye, Lè sa a, anzimatik). An reyalite, an 1950, Coons te devlope metòd pou etikèt antikò ak fluorescein isocyanate, se sa ki, imunofluoresans, san yo pa detwi kapasite nan reyaji espesyalman ak antijèn tisi yo. Depi lè sa a, imunofluoresans te enkòpore nan pwosedi dyagnostik pou evalyasyon echantiyon byopsi ren nan frizè. Pou la pwemye fwa, teknik sa yo pèmèt obsèvasyon imunoglobulin intrarenal (Igs) ak konpleman depo nan pasyan ki afekte nan glomerulonefrit, kontribye nan diskriminasyon nan diferan fizyopatoloji ki kache sèten blesi tisi ki pa espesifik, pou egzanp, nan glomerulonefrit crescentic [4]. Anplis de sa, posibilite pou obsève yon modèl tach karakteristik ak kouple fluorescein ak antikò ki pa Immunoglobulin G (IgG) te mennen nan rekonesans nan depo Immunoglobulin A (IgA) nan nefropati IgA, osi byen ke konpleman depo nan glomerulonefrit pòs-enfektye. ak glomerulonefrit membranoproliferatif [4].
Mikwoskopi konfokal
Mikwoskopi fliyoresan te sibi konsiderab amelyorasyon teknik ak entwodiksyon mikwoskospi konfokal nan fen ane 1980 yo. Eleman kle nan mikwoskospi konfokal yo se limyè pwen konsantre ak analize sou echantiyon an ak yon ouvèti konfokal varyab (pinhole) devan detektè a ki pèmèt koleksyon an nan limyè ki soti nan sèlman yon seksyon mens alantou plan fokal la (yo rele seksyon optik la). Mikwoskopi konfokal pèmèt premye etid yo an vivo nan ren an nan modèl eksperimantal ak obsèvasyon nan absorption ak transpò nan molekil fliyoresan nan tubul nan entak.renapre micropuncture. Sa a pèmèt etid sou fonksyon tubulaires nan kondisyon fizyolojik ak patolojik [5].
The possibility to sequentially image optical sections along the z-axis and the availability of specific analysis software permitted a three-dimensional (3D) rendering of thicker tissue specimens, showing the frequent inconsistency and misrepresentations provided by 2D analyses [6, 7] (Figure 1A and a'). In addition, the introduction of genetically encoded fluorescent proteins in transgenic mice permitted the labeling of specific cells and tracing them directly within tissues without immunostaining (lineage tracing strategy) [6, 7, 8]. However, confocal microscopy still did not resolve details >200 nm, akòz limit difraksyon limyè vizib la, photobleaching, ak fototoksisite.
KONPRANN BARYÈ FILTRATION GLOMERULAR LA: MICROSCOPY ELECTRON
Premye tantativ pou simonte limit rezolisyon limyè ak mikwoskòp fliyoresan se te an 1931 lè Ernst Ruska ak Max Knoll te envante mikwoskòp elèktron (EM), ki sèvi ak yon gwo bout bwa nan elektwon akselere, olye pou yo yon gwo bout bwa nan limyè, kòm yon sous eksitasyon, epi li gen yon pi gwo pouvwa rezolisyon pase mikwoskòp limyè (jiska 0.2 nm). Pou inovasyon sa a, an 1986 Ernst Ruska te bay Pri Nobèl nan Fizik. Mèsi a ogmante pouvwa rezolisyon an, li byento te vin evidan ke glomerulus la pa te tou senpleman yon filtè mekanik, men yon ògàn trè konplèks ki konpoze de twa kouch: selil andotelyal, manbràn sousòl glomerulèr la (GBM), ak podosit [9]. Transmisyon EM (TEM) te pèmèt vizyalizasyon selil glomerulè yo soti anndan [10] epi li te revele ke selil endothelial yo te gen kò selil fenestrasyon mens, tandiske podosit yo te gen gwo kò selil, ak pwolonje pwosesis 'pye' prensipal ak segondè ki te ancrage nan GBM la epi ki konekte atravè. junction lineyè (ti dyafram nan) (Figi 1B). Anplis de sa, optik EM (SEM), kaptire elèktron backscattered, pèmèt vizyalizasyon selil glomerulèr soti nan sifas ekstèn yo [10] ak revele ke pwosesis pye nan podosit vwazen entèdijite epi kouvri GBM a (Figi 1C). EM te rete yon enstriman pwisan pa sèlman pou konpreyansyon nan ultrastructure glomerular nòmal, men tou pou konpreyansyon.renfizyoloji ak fizyoloji [11]. Anpil etid ki fèt sou echantiyon imen oswa nan modèl eksperimantal te revele ke diferan pwosesis maladi yo asosye ak yon seri modèl diferan nan chanjman ultrastruktural, ki vle di plis mizajou sou yon sistèm klasifikasyon k ap evolye.renmaladi. Kapasite teknik pou visualiser plis konpleksite ultrastructure ren an andose spesyalizasyon 'nephro'pathologists.
Yon teknik SEM resan, ki baze sou yon detektè trè sansib, te pèmèt etid la nan pòsyon ki pi pwofon nan dyafram nan fant ak revele ke li te karakterize pa porositë ak diferan gwosè [12]. Nan rat, aparisyon nan proteinuria te asosye ak gwo porositë, ogmante posibilite pou chanjman ultrastruktural nan dyafram nan fant ta ka lakòz chanjman yo nan pèrmselectivity glomerular [12]. Kòm yon pwogrè teknik plis, blòk-face SEM pèmèt pasaj soti nan yon gade 2D nan yon gade 3D nan baryè a filtraj glomerulèr ak yon rezolisyon ase yo swiv nanostruktur la nan pwosesis selilè ki pi mens nan sourit ki an sante, sourit malad, ak pandanrendevlopman [13, 14].
Finalman, kouple EM nan yon sistèm mikwo-analiz radyografi (mikwoskospi radyografi) pèmèt yon analiz elemantè nan selil oswa pati nan selil nan yon nivo ultrastruktural. Mikwoskopi radyografi itilize yon TEM eskanè ak yon gwo reyon elèktron etwat pou eksite echantiyon an. Enpak elektwon ki gen gwo enèji nan gwo bout bwa a ak atòm yo nan espesimèn yo pwodui enèji nan fòm foton radyografi. Siyal radyografi sa a, kolekte ak yon detektè semi-conducteurs enèji-dispersive, yo itilize yo idantifye eleman ki prezan nan echantiyon an, ak yon rezolisyon nan, nan pi bon, 30 nm. Nanrenjaden, Beck ak Thurau te itilize mikwo-ray X-ray avèk siksè pou etidye transpò iyon transepitelial tubules [15] ak konsantrasyon elemantal entraselilè nan selil tubulaires [16].
VISUALIZING FIZIOLOGI REN AK MICROSKOPI MULTIPHOTON
Mikwoskopi multifoton (MPM) te bay yon pwogrè plis nanrenrechèch, se sa ki, posibilite pou mennen ankèt sou fonksyon ren ak estrikti relasyon an tan reyèl [17]. Diferan de mikwoskòp limyè konvansyonèl yo, eksitasyon de foton depann sou absòpsyon similtane de foton ak doub longèdonn eksitasyon ki nesesè pou eksite fluorophore nan eksitasyon klasik yon foton (Figi 1D). Itilizasyon enfrawouj enpulsyonèl ki disponib nan komès, lazè eksitasyon ki ba-enèji ogmante pénétration tisi gwo twou san fon epi minimize fototoksisite (Figi 1D). Sa a te pèmèt chèchè yo vizyalize pwosesis selilè dinamik dirèkteman nan bèt vivan, yon karakteristik pa te deja reyalize ak nenpòt lòt teknik. MPM pèmèt quantifikasyon fonksyon ren debaz yo ak chanjman patolojik tankou pèmeyabilite glomerulè, sikilasyon san vaskilè, pousantaj filtraj glomerulè sèl-nephron, ak koule tubulèr [17] (Figi 1E ak F). Anplis de sa, MPM pèmèt etid la nan pwosesis entraselilè an repons a aksidan, ki gen ladan lanmò selil ak koule, woule leukocyte, ak rekritman ak dezòd nan GBM la [17]. Plis amelyorasyon teknik yo te pèmèt pwolonje imaj intravital pandan plizyè jou rive semèn [18] ki, an konbinezon ak sourit transjenik ki eksprime pwoteyin fliyoresan, yo te itilize pou swiv sò selil sèl dirèkteman an vivo nan ren ki an sante ak blese [19] ak pou pi byen konprann mekanis woulman selil ren ak rejenerasyon.
Teknik D 'label-gratis yo te posib tou ak MPM, eksplwate otofluoresans natirèl la nan nikotinamid adenine dinucleotide idrat (NADH) pou etidye eta redox nan selil tubulaires apre aksidan [20]. Anplis de sa, yo te itilize dezyèm jenerasyon amonik ki soti nan kolagen fibrilè pou quantifier depozisyon kolagen an, yon makè fibwoz ren [21]. Dezyèm jenerasyon amonik se yon pwosesis optik ki pa lineyè kote de foton eksitasyon ak menm longèdonn kominike avèk estrikti ki pa centrosimetrik nan tisi byolojik, tankou kolagen an oswa mikrotubul, epi jenere yon nouvo foton ak mwatye longèdonn lan.
Yon inovasyon resan nan mikwoskòp intravital se entwodiksyon de yon andoskop multiphoton miniaturize avèk siksè itilize pou imajine ren nan sourit vivan anestezi [22]. MPM minim pwogrese sa a ka pave wout la pou dyagnostik an tan reyèl nan vivo, san yo pa retire tisi, ak nan yon tan trè kout.
REN AN 3D: TEKNIK PWOFÈ TISI AK MICROSKOPI APLANSYON
Malgre amelyorasyon teknolojik yo, youn nan limit prensipal pou pi fon D volumetrik se opakite tisi ren, ki fèrenyoun nan ògàn ki pi difisil optik. Sa a se rezon ki fè teknik pou netwaye tisi yo te ogmante anpil enterè [23]. Objektif apwòch sa yo se konvèti yon tisi opak nan yon tisi transparan, prezève pwoteyin ak evantyèlman makè fliyoresan, pou imajine tranch tisi epè. Konbinezon optik netwayaj ak mikwoskospi modèn bay posiblite pou analiz mòfometrik, tankou quantification volim glomerulè ak kantite, nan tisi epè oswa menm nan ren entak [24]. Lòt aplikasyon yo enkli analiz de segman tubul distenk [25], fonksyon yo [26], ak quantifier pèt podocyte [27].
Pou imajine gwo volim tisi epi, an menm tan an, rezoud detay estriktirèl amann, yon nouvo apwòch teknik te fèk prezante, se sa ki, mikwoskòp ekspansyon (ExM). Lide a se pou elaji fizikman yon ògàn antye 4- pou 5-pliye pandan w ap konsève achitekti an jeneral ak kontni 3D pwoteòm. Lè l sèvi avèk yon polymère agrandi, sentèz dirèkteman nan echantiyon an, molekil ki pi pre pase limit difraksyon limyè yo izotwopiman separe nan espas ki pi gwo distans epi kidonk yo ka optik rezoud menm pa yon mikwoskòp fliyoresan konvansyonèl. Anplis de sa, ExM a bay pi gwo transparans optik ak diminye limyè gaye, sa ki pèmèt yon moun wè yon pi gwo volim nan tisi. Sèvi ak apwòch sa a, lokalizasyon plizyè pwoteyin nan dyafram fant la ak GBM a ka diseke menm avèk yon mikwoskòp konfokal nòmal [28]. Pou egzanp, li ka revele efasman pwosesis pye nan sourit pwoteyin, tou de nan 2D ak 3D, nan yon rezolisyon nanomèt pa janm rive jwenn anvan [29]. Dènyèman, yo te itilize ExM pou evalyasyon lojik istopatolojik nan espesimèn parafine ki te deja tache ak ematoksilin ak eozin [30]. Teknik sa a ka wè efasman pwosesis pye nan yon nivo nanokal ki te deja posib sèlman ak EM. Avansman nan imaj volumetrik pèmèt analiz 3D wo rezolisyon nan tout ògàn nan yon fason ke limit prensipal la nan imaj gwo twou san fon se kounye a reprezante pa kapasite pou antikò yo penetre tisi a.
ETIDYE PWOFIL METABOLIK LA: MICROSKOPI FLIYORESANS FREKANS-DOMENN-LIFETIME IMAGING MIKROSKOPI
Larense yon ògàn metabolik ak yon kontni segondè nan mitokondri. Fòm redwi NADH ak lòt metabolit yo natirèlman fliyoresan epi yo ka itilize otofluoresans sa a kòm yon endèks eta redox [20]. Sepandan, spectre emisyon fliyofò andojèn sa yo sipèpoze, epi idantifye yo separeman te enposib. Men, lavi fluoresans yo (sa vle di tan pouri nan fliyoresans) yo te jwenn yo dwe siyifikativman diferan. Pakonsekan mikwoskopi imaj fluoresans pou tout lavi (FLIM) pèmèt etid la nan pwofil metabolik [31]. Dènyèman, lè l sèvi avèk yon konbinezon de MPM ak FLIM, li te vin posib yo karakterize siyati metabolik espesifik selil yo ak kontwole chanjman metabolik nan vivo pandanrenmaladi [32]. FLIM espere bay plis enfòmasyon sourenmetabolis in vivo nan sante ak maladi.
POUSE REZOLISYON PI BON LIMIT: IMAJ REN AN SUPER-RESOLISYON
Mikwoskopi limyè estanda fè fas a yon limit nan rezolisyon an optik pi lwen pase 200 nm. Nouvo teknoloji, refere yo kòm imaj super-rezolisyon, kounye a pèmèt mikwoskospi fliyoresan imaj pi lwen pase limit diffraction li kòm yon pwen depa nan epòk nan nanoskopi [33]. Apwòch sa yo konbine rezolisyon nanoskopik ak avantaj ki genyen nan etikèt fluoresans miltikolor. Pou rekonesans enpak potansyèl inovasyon sa yo, yo te bay Eric Betzig, Stefan Hell, ak William Moerner Pri Nobèl 2014 la pou devlopman mikwoskopi fluoresans super-rezoud. Diferan estrateji imaj super-rezolisyon yo ka aplike pou adrese diferan kesyon byolojik. Apwòch sa yo ka gwoupe nan de kategori prensipal, selon si wi ou non super-rezolisyon an eksplwate nan nivo molekil sèl oswa nan ansanbl [33].
Teknik ki baze sou ansanm
Teknik ki baze sou Ansanm kraze limit diffraction a pa modulation tanporèl ak espasyal reyon limyè eksitasyon an. Pami yo, D 'super-rezolisyon stimulé emisyon rediksyon (STED) sèvi ak de lazè, yon lazè eksitasyon ak yon supèrpoz, wouj-deplase, rediksyon lazè (STED lazè), ak yon fòm beye, siprime emisyon fliyoresan ki soti nan fluorophores yo ki sitiye nan. sant eksitasyon an. Represyon sa a reyalize atravè emisyon ankouraje epi li pèmèt kolekte sèlman siyal la ki soti nan yon plas fokal ak yon dimansyon anba limit la diffraction (Figi 2A). D 'STED yo te itilize imaj dyafram nan fant nan optik otorizerentisi yo (Figi 2B-c ') ak pèmèt lokalize nan distribisyon an espasyal nan podocin ak nephrin nan echèl la nanomèt jiska omwen 30 lm nan pwofondè [34]. Anplis de sa, posibilite pou obsève ak quantifier efasman pwosesis pye nan yon modèl eksperimantal ka fè D STED itil pou etid baryè filtraj glomerulèr [34].
Mikwoskopi STED mande pou pwotokòl espesifik pou preparasyon echantiyon, fluorofò espesyal, ak fòmasyon teknik. Pou rezon sa a, pandan kèk ane ki sot pase yo, yo te bay plis atansyon sou yon lòt teknik super-rezolisyon, mikwoskopi ekleraj estriktire (SIM), ki ka pwolonje limit la diffraction pa yon faktè de tou de lateralman ak axial. SIM sèvi ak yon konfigirasyon mikwoskòp lajè jaden ak yon modèl ekleraj amann, ki pèmèt kapti enfòmasyon wo-frekans (ki koresponn ak detay amann nan echantiyon an) nan pi ba frekans espasyal. Lè w jwenn imaj miltip ak modèl lumières nan diferan faz ak oryantasyon, yo ka rekonstwi yon imaj wo rezolisyon (Figi 3A). SIM se konpatib ak fluorophores estanda, pa mande pou preparasyon echantiyon espesifik, epi li pèmèt vizyalizasyon 3D. Bay tout avantaj sa yo, diferan etid yo te fèt pou evalye posiblite pou yo sèvi ak SIM kòm yon zouti dyagnostik rapid [35], pou egzanp, ak yon potansyèl tan ki pi kout pase EM. Dènyèman, yon SIM 3D ak pwosesis imaj otomatik yo te itilize kòm yon zouti dyagnostik rapid nan efasman pwosesis pye lè l sèvi avèk seksyon parafine woutin ki soti nan byopsi pasyan ki gen maladi chanjman minim [36] (Figi 3B ak C). Kapasite sa a pou idantifye avèk siksè chanjman nan maladi yo konnen ki montre nanokal patoloji konfime SIM kòm yon zouti pwomèt pou dyagnostik woutin.
Metòd imaj ki baze sou lokalizasyon yon sèl molekil
Teknik sa yo konte sou posibilite pou chanje siklik sou ak sou molekil fliyoresan endividyèl ki twò pre yo dwe rezoud. Nan apwòch sa yo, molekil ki nan yon rejyon limite difraksyon yo ka aktive nan diferan pwen tan pou yo ka imajine endividyèlman epi imedyatman lokalize ak presizyon nanomèt lè yo jwenn sant yo (Figi 3D). Pami apwòch sa yo, yo te premye prezante mikwoskopi rekonstriksyon optik stochastic (STORM).renrechèch nan 2013, ak yon etid ki revele òganizasyon an konplike molekilè nan GBM a nan presizyon nanomèt, ki gen ladan oryantasyon an nan molekil nan [37]. Nan yon modèl sourit yon sendwòm nefrotik konjenital ki ra, STORM te revele entegrasyon ak oryantasyon kòrèk laminin 521 nan GBM apre piki nan venn, louvri wout la pou opsyon terapetik avanse pou pasyan yo [38]. Yon lòt etid te dekri òganizasyon cytoskeleton aktin nan podosit nan yon rezolisyon echèl molekilè [39] (Figi 3E-I). Kòm yon nouvo konklizyon, podocytes gen pake aktin kontraktil ki konekte ak pake aktin ki pa kontraksyon nan pwosesis pye yo. Nan modèl blesi podosit, estrikti nan aktin nan pwosesis pye yo demonte, ki mennen nan efondreman nan estrikti nan kontraktil nan kò prensipal la [39].
VISUALIZING STRUCTURE 3D BIOMOLEKIL FONDAMAL NAN NIVO ATOMIK: MICROSCOPY CRYO-ELEKTRON
Jiska dènyèman, posibilite pou etidye estrikti biomolekil fondamantal yo te limite a mikwoskospi elektwonik, ak yon rezolisyon nan kèk nanomèt. Obstak teknik, tankou domaj echantiyon nan gwo bout bwa elèktron entans, kontras imaj ki ba, ak mouvman molekil apre entèraksyon ak elektwon oswa difikilte pou prezève dlo nan echantiyon byolojik nan vakyòm ki aplike andedan chanm EM an, ki fè li enposib rezoud molekil ki anba a gwosè sa a. . Refwadisman echantiyon an ka diminye evaporasyon dlo ak domaj elektwon-induit [40]. Soti nan lide sa a, cryo-EM te prezante nan ane 1950 yo. Kèk ane de sa, entwodiksyon de yon nouvo detektè konte sèl-elektron finalman pouse rezolisyon pi lwen pase limit anvan yo. Nan 2017, yo te bay Jacques Dubochet, Joachim Frank, ak Richard Henderson Pri Nobèl nan Chimi pou 'devlope mikwoskopi kriyo-elektron pou detèminasyon estrikti segondè-rezolisyon biomolekil nan solisyon'. Pwogrè sa yo kounye a pèmèt detèminasyon estriktirèl biomolekil nan solisyon [41].
Nanrenrechèch, estrikti pwoteyin fondamantal yo te detèmine nan nivo atomik [42, 43]. Pami yo, estrikti polycystin imen -2, ki gen mitasyon ki responsab pou polikistin otozomal dominan.renmaladi [44], ak estrikti a nan reseptè tranzitwa potansyèl kanonik 6 ion chanèl, ki gen mitasyon lakòz FSGS nan imen [43], yo te detèmine ak yon rezolisyon nan kèk angstroms [44].
KONPRANN BAZ MOLEKILÈ MALADI REN: MICROSKOPI INTEGRATIF REN
Dènye ane yo te wè ogmante enterè nan apwòch san etikèt ki kapab espesifikman ak ansanm kat spectre total de molekil nan tisi [45]. Nan mitan yo, matris-as-sisted lazè desorption/ionization D' mas spectrométrie (MALDI-IMS) pèmèt mezi dè santèn de diferan molécules an menm tan dirèkteman sou seksyon tissus nan rezolisyon anwo nan syèl la. Nan yon eksperyans MALDI-IMS, yon seksyon tisi mens, ki nan frizè oswa ki entegre parafine, kouvwi ak yon matris ki absòbe enèji lazè a epi ki ankouraje iyonizasyon nan tisi analit. Analiz nan espektwomèt mas la jenere yon spectre pou chak kowòdone x/y. Apre mezi MALDI, menm seksyon tisi a ka tache ak pwosedi tradisyonèl istochimik ak imunohistochimik pou entegre modèl molekilè a ak detay istolojik. Nan rechèch ren, MALDI-IMS yo itilize pou etidye dwòg, metabolit, lipid, peptides, ak pwoteyin nan tisi nòmal ak malad [45].
Youn nan aplikasyon ki pi souvan MALDI-IMS se idantifikasyon makè molekilè pou klasifye kansòm selil ren [46] epi pou etabli vrè maj ant kansè ak tisi nòmal nan nivo molekilè ak istolojik [47]. MALDI-IMS te itilize tou avèk siksè pou etidye toksisite dwòg ren pou bay deteksyon byen bonè nan toksik.renmekanis nan domaj medyatè pa kandida pharmaceutique [48]. Anplis, MALDI-IMS yo itilize pou etidye lipid ak wòl yo nan patoloji ren, tankou nefropati dyabetik [49], blesi ren egi [50], ak polikistik.renmaladi [51], epi tou pou revele pwofil metabolik andojèn pou yon konpreyansyon pi fon nan mekanis ki gen rapò ak maladi [52]. Idantifikasyon pwofil molekilè te finalize tou pou biomaketè posib ki ta ka nouvo potansyèl dyagnostik ak pwonostik byomarkè [53, 54].
KONKLIZYON AK PERSPEKTIV LAVINI
Amelyorasyon konstan nan teknik D 'te pwogresivman rezoud anpil baryè teknik kritik nanrenrechèch ak te pèmèt yon pòtrè dinamik nan estrikti a ak fonksyon nan ren nòmal ak malad. Vreman vre, avenman nan nouvo teknoloji mikwoskospi te pèmèt dekouvèt syantifik fondamantal epi imedyatman chanje opinyon nou sou fizyoloji ren ak fizyoloji ki ka kounye a visualized nan 3D e menm filme-li nan videyo, kote tan reprezante katriyèm dimansyon an. Avèk dènye inovasyon teknolojik mikwoskospi super-rezolisyon ak avansman teknik D Molekilè, chèchè yo kapab kounye a visualiser bio-molekil endividyèl dirèkteman nan tisi yo epi detèmine kijan yo kominike nan nivo selilè ak subselilè.
Posiblite pou aplike zouti sa yo nan patolojikrenespesimèn, ki konsantre sou detay molekilè ak subselilè nan byopsi klinik yo, ta dwe ede ak re-klasifikasyon maladi. Si ak, lè sa a pral kreye yon enpak sou dyagnostik la nan maladi ren oswa menm sou jesyon pasyan, se kounye a klè.
FINANsman
Konsèy Rechèch Ewopeyen an te bay finansman anba pwogram rechèch ak inovasyon Horizon 2020 Inyon Ewopeyen an (akò sibvansyon 648274).
REFERANS
1. Weening JJ, Jennette JC. Jalons istorik nan patoloji ren. Virchows Arch 2012; 461: 3–11
2. Malpighi M. De Viscerum Structura exercitatio anatomica. Bolòy1666
3. Bowman W. Sou estrikti a ak itilizasyon kò Malpighian nanren, ak obsèvasyon sou sikilasyon nan glann sa a. Philos Trans R Soc A 1842;132:57–80
4. D'Agati VD, Mengel M. Ogmantasyon nan patoloji ren nan nefroloji: estrikti eklere fonksyon. Mwen JrenDis 2013; 61: 1016–1025
5. Ohno Y, Birn H, Christensen EI. In vivo konfokal lazè optik mikwoskòp ak micropuncture nan rat yo entak. Nephron Exp Nephrol 2005; 99: e17–e25
6. Romoli S, Angelotti ML, Antonelli G. CXCL12 blokaj preferans rejenere podosit pèdi nan nephrons cortical pa vize yon mekanis intrinsèques podocyte-progenitor fidbak.renInt 2018; 94:1111–1126
7. Lazzeri E, Angelotti ML, Paired A et al. Endocycle ki gen rapò ak ipètrofi selil tubulaires ak pwopagasyon progenitor refè fonksyon ren apre egirenblesi. Nat Komin 2018; 9:1344
8. LeHir M, Kriz W. Nouvo apèsi sou modèl estriktirèl yo rankontre nan glomerulosclerosis. Curr Opin Nephrol Hypertens 2007; 16: 184–191 9. Tisher CC. Anatomi fonksyonèl nanren. Hosp Pract 1978; 13
10. Liapis H. Mikwoskopi elektwonik nanrenrechèch: wè se kwè. Ultrastruct Pathol 2013; 37: 340–345
11. Strong ML, Evers P. Twazyèm dimansyon nan dyagnostik ren. Mikwoskopi elektwonik nan ren nòmal ak nòmal. S Afr Med J 1979; 55:174–177
12. Gagliardini E, Conti S, Benigni A et al. Imaging ultrastructure poreux fant filtration epithelial glomerulaire. J Am Soc Nephrol 2010; 21:2081–2089
13. Lausecker F, Tian X, Inoue K et al. Vinculin oblije kenbe entegrite baryè glomerulèr.renInt 2018; 93: 643–655
14. Ichimura K, Kakuta S, Kawasaki Y et al. Pwosesis mòfolojik nan devlopman podocyte revele pa mikwoskospi elektwonik optik blòk-fas. J Cell Sci 2017; 130: 132–142
15. Rick R, Dorge A, Beck FX et al. Elektwon-sond X-ray mikwo-analiz transpò transepitelial iyon.Ann N YAcad Sci 1986; 483: 245–259
16. Thurau K, Dorge A, Mason J et al. Konsantrasyon eleman entraselilè nan selil tubulaires ren yo. Yon analiz mikrosond elèktron. Klin Wochenschr 1979;57: 993–999
17. Peti-Peterdi J, Kidokoro K, Riquier-Brison A. Novel in vivo techniques to visualizerenanatomi ak fonksyon. Kidney Int 2015; 88: 44–51
18. Schuh CD, Haenni D, Craigie E, et al. Eksitasyon multiphoton long-ond se avantaje pou intravitalrenimaj.renInt 2016; 89: 712–719
19. Hackl MJ, Burford JL, Villanueva K et al. Swiv sò selil epitelyal glomerulè yo an vivo lè l sèvi avèk seri imaj multifoton nan nouvo modèl sourit ak tags filiaj fliyoresan. Nat Med 2013; 19: 1661–1666
20. Hall AM, Unwin RJ, Parker N, et al. D 'multifoton revele diferans ki genyen nan fonksyon mitokondriyo ant segman nefwon yo. J Am Soc Nephrol 2009; 20: 1293–1302
