MIT crea tecnología para el estudio de alta velocidad de larvas de pez cebra 18 -

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MIT crea tecnología para el estudio de alta velocidad de la técnica larvaeNew pez cebra puede analizar larvas en segundo

CAMBRIDGE, Mass. - Uno de los animales de laboratorio más comúnmente estudiados es el pez cebra - un pequeño pez con embriones transparentes, o larvas, cuyos órganos internos se pueden ver fácilmente a medida que desarrollan.

Debido a que son genéticamente similares a los humanos y tienen órganos complejos, los biólogos utilizan a menudo el pez cebra como modelo para enfermedades humanas como el cáncer, enfermedades del hígado y enfermedades del corazón. Sin embargo, una limitación de los estudios de pez cebra es que toma varios minutos para examinar visualmente cada larva. Esto ha mantenido a los investigadores el uso de los peces en los experimentos que requieren un gran número de animales, tales como pruebas de los efectos de muchos medicamentos diferentes.

Con el objetivo de acelerar el proceso y permitiendo estudios a gran escala, los ingenieros del MIT han desarrollado una nueva técnica que puede analizar las larvas en segundos. Los investigadores, dirigidos por Mehmet Fatih Yanik, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, describen la nueva tecnología en la edición de julio 18 de los Métodos journalNature. Los primeros autores de thenature Methodspaper son estudiantes de posgrado Carlos Pardo-Martin y Tsung-Yao Chang.

"No hay necesidad significativa de alto rendimiento [automatizados] Los estudios en animales enteros, en alta resolución", dice Yanina. "La gente está haciendo actualmente de forma manual, lo cual es demasiado lento. El nuestro es el único sistema que puede tener una gran biblioteca de productos químicos y proyectarla sobre miles de vertebrados ".

Aunque los seres humanos y de pez cebra puede que no parecen estar estrechamente relacionados, muchos órganos de pez cebra y gran parte de su bioquímica son similares a los de los seres humanos. Por ejemplo, el pez cebra y los humanos comparten las mismas enzimas hepáticas, por lo que los peces son útiles para probar medicamentos que podrían causar daños en el hígado. Ellos también hacen buenos temas para los estudios de cáncer, enfermedad de Parkinson, el Alzheimer, la diabetes, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y otras enfermedades, dice Yanik.

El pez cebra tome sólo siete días para desarrollarse plenamente, y la mayoría de sus órganos están formados por el tercer día de desarrollo, lo que hace que los estudios de pez cebra más rápido que aquellos con ratones u otros mamíferos de crecimiento lento. Lo mejor de todo, la transparencia de las larvas permite a los investigadores ver directamente los efectos de las drogas o mutaciones genéticas.

Sin embargo, la inspección de los animales es tedioso y consume mucho tiempo. "Tenemos que buscar manualmente en cada embrión en un plato, lo que implica una gran cantidad de posicionamiento y reposicionamiento", dice Leonard Zon, profesor de hematología y oncología en la Escuela de Medicina de Harvard, que no participó en la investigación. "Tener la capacidad de fluir los embriones a través de una máquina y la imagen sobre la marcha va a ser muy útil."

Con el nuevo sistema del MIT, las larvas se bombea desde una zona de espera para una plataforma de imágenes, donde se giran automáticamente de modo que el área de mayor interés se pueden ver. Esto es importante porque si las larvas se encuentran en la posición incorrecta, la yema o la pigmentación en la piel pueden bloquear los órganos que el investigador quiere observar. Los animales permanecen ilesos durante todo el proceso.

La resolución de la microscopio es lo suficientemente alta para las células individuales de la imagen, y todo el proceso tarda unos 19 segundos por animal, en comparación con alrededor de 10 minutos para la inspección manual. Para demostrar la eficacia del sistema, el equipo del MIT fotografiada las neuronas que se proyectan desde la retina de pez cebra en el cerebro. El sistema también podría ser utilizado para observar el crecimiento del tumor, la regeneración de órganos o la migración de células madre, dice Yanik.

Los investigadores también han ideado una manera de realizar rápidamente la cirugía láser en las larvas. Esto les permitiría a dañar los órganos y luego estudiar cómo se regeneran.

El equipo de Yanik ha solicitado una patente en el dispositivo y ahora está buscando en las aplicaciones comerciales de utilizar la tecnología para detectar un gran número de medicamentos en varios modelos de enfermedades de pez cebra. Los investigadores también están trabajando en acelerar aún más el sistema y el desarrollo de formas de procesar las enormes cantidades de datos generados por la máquina de imágenes.

"El desarrollo de estas poderosas tecnologías para el control y la manipulación de organismos modelo, como el pez cebra individuo de una manera rápida, es representativo de un tipo de investigación de alto impacto que el programa de nuevos innovadores Premio del Director del NIH fue diseñado para promover. Profesor Yanik demostró tremenda creatividad y logro temprano en su carrera independiente, y el New Innovator Award ayudó a él ya su equipo la libertad proporciona a perseguir con vigor sus ideas ", dice Jeremy M. Berg, director del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, que ayuda a dirigir el programa New Innovator Award en el NIH.

Fuente: "subcelular resolución de alto rendimiento en la plataforma de cribado vertebrado vivo", de Carlos Pardo-Martin, Tsung-Yao Chang, Bryan Kyo Koo, Cody L. Gilleland, Steven C. Wasserman, Mehmet Fatih Yanik. Nature Materials, 18 de julio de 2010.