Insinöörinä tiedät, että teknologia voi auttaa meitä selvittämään, miten luonto toimii.
Mutta oletko koskaan ajatellut, kuinka radioaktiivisuutta voitaisiin käyttää auttamaan biologista tutkimusta? Autoradiografia on muuttanut tapaani tutkia eläviä asioita.
Tässä blogiviestissä käyn läpi kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää autoradiografiasta, mukaan lukien sen historia, käyttötarkoitukset ja turvallisuusnäkökohdat.
Valmistaudu ottamaan selvää, kuinka tämä uusi menetelmä muuttaa biologisen tutkimuksen tulevaisuutta ja miten sinä voit auttaa.
Yleiskatsaus autoradiografiaan
Muodollinen määritelmä:
Tekniikka radioaktiivisuuden havaitsemiseksi näytteestä tuottamalla kuva valokuvafilmille tai -levylle.
Autoradiografia on tehokas kuvantamismenetelmä, jota on käytetty tieteellisessä tutkimuksessa yli sata vuotta.
Autoradiografian sovellukset
Autoradiografiaa käytetään moniin eri asioihin, kuten:
- Molekyylien sijainti solujen ja kudosten sisällä.
- Kuvan kalibrointi.
- Kromosomien pituuden arviointi.
- Lisää esimerkkejä alla.
Menetelmä on erityisen hyödyllinen selvitettäessä, missä soluissa tai kudoksissa radioleimattuja molekyylejä on.
Sitä voidaan käyttää myös DNA-fragmenttien pituuden ja lukumäärän selvittämiseen sen jälkeen, kun ne on erotettu geelielektroforeesilla.
Autoradiografian prosessi
Autoradiografia on prosessi, jossa on useita vaiheita. Ensin näytteet elävistä olennoista on merkitty radioaktiivisuudella.
In vitro näyte voidaan merkitä eristämällä solun osia, kuten DNA:ta, RNA:ta, proteiineja tai lipidejä ja leimaamalla ne oikeilla radioisotoopeilla
In vivo biologiset näytteet voidaan merkitä radioaktiivisuudella.
Kun näyte on leimattu, leimattu kudosleikkaus asetetaan röntgenfilmin tai tumaemulsion viereen autoradiografiaa varten.
Kun beetahiukkaset ovat vuorovaikutuksessa hopea-ionien kanssa valokuvaemulsiossa, joka on valmistettu hopeabromidikiteistä gelatiinimatriisissa, ne aktivoivat Ag+-ioneja.
Kehityksen aikana aktivoidut Ag+ -ionit muuttuvat Ag:iksi, jolloin Ag:n rakeita jää jäljelle beetahiukkasten reittiä.
Autoradiografia voi olla yksinkertainen menetelmä, mutta se vaatii varovaisuutta radioaktiivisten materiaalien kanssa pitääkseen kaikki turvassa.
Käyttäjien on ryhdyttävä oikeisiin toimenpiteisiin suojellakseen itseään haitalliselta säteilyltä.
Vinkki: Ota tekstityspainike käyttöön, jos tarvitset sitä. Valitse asetuspainikkeesta "automaattinen käännös", jos et tunne englannin kieltä (tai intialaista aksenttia). Sinun on ehkä napsautettava ensin videon kieltä, ennen kuin suosikkikielesi on saatavilla käännettäväksi.
Autoradiografian sovellukset
Autoradiografia on menetelmä, jota voidaan käyttää monenlaisissa biologisissa tutkimuksissa.
Tämä artikkeli antaa yleiskatsauksen joistakin tärkeimmistä autoradiografian käyttötavoista, kuten DNA-sormenjälkien ottamisesta ja geneettisestä analyysistä, sekä siitä, miten sitä käytetään aineenvaihdunnan, farmakokinetiikan ja neurobiologian tutkimiseen.
DNA-sormenjälki ja geneettinen analyysi
Autoradiografia on keskeinen osa DNA-sormenjälkien ottoa, joka on muuttanut oikeuslääketieteen, isyyskiistat ja maahanmuuttotapaukset.
Se toimii käyttämällä koettimia sitoutumaan tiettyihin DNA-sekvensseihin ja käyttämällä sitten erilaisia havaitsemismenetelmiä, kuten autoradiografiaa, nähdäkseen sitoutuneet koettimet.
Geelielektroforeesin ja geelin kanssa kosketuksiin jääneen kalvon kehittymisen jälkeen Jeffreys sai autoradiogrammin, jossa oli useita tummia juovia.
Nämä tummat juovat olivat DNA:n osia, joiden sekvenssi vastasi koetinta.
Autoradiografialla voidaan myös analysoida säteilyn määrää DNA-autoradiografeissa, joita käytetään isyystapauksissa geneettisinä markkereina.
Tekniikan avulla tutkijat voivat nähdä tiettyjä DNA-kappaleita röntgenfilmillä. Tämä antaa heille tärkeää tietoa siitä, milloin ja missä solut muodostuvat.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Aineenvaihdunta ja farmakokinetiikka
Autoradiografialla on tutkittu sekä kasvien että eläinten aineenvaihduntaa seuraamalla radioaktiivisten isotooppien aktiivisuutta kudokseen siirtyneissä orgaanisissa yhdisteissä.
Sen avulla voidaan selvittää, missä radioaktiivinen aine on kudoksessa tai solussa sen jälkeen, kun se on viety aineenvaihduntareitille, sitoutunut reseptoriin tai entsyymiin tai hybridisoitunut nukleiinihappoon.
Autoradiografiaa voidaan käyttää myös sen selvittämiseen, missä radioaktiivisesti merkitty lääkeaine on elimistössä ja kuinka hyvin se sitoutuu reseptoriin.
Esimerkiksi autoradiografiaa käytetään usein tutkimaan nukleiinihappojen sekoittumista ja mittaamaan radioaktiivisesti leimattujen lääkkeiden määrää seerumissa farmakokineettisiä tutkimuksia varten.
Neurobiologia
Autoradiografiaa ja radioleimattuja yhdisteitä käytetään neurobiologisessa tutkimuksessa hermopolkujen ja -reseptoreiden tutkimiseen.
Nähdessään, kuinka radioaktiivisesti leimatut yhdisteet jakautuvat aivoissa, tutkijat voivat oppia lisää normaalin ja epänormaalin aivotoiminnan taustalla olevista mekanismeista.
Proteiinin lokalisointi
Autoradiografiaa voidaan käyttää myös proteiinien sijaintipaikan soluissa selvittämiseen. Tässä tapauksessa proteiiniin lisätään radioaktiivista isotooppia ja leimattu proteiini laitetaan soluihin.
Sitten solut käsitellään ja asetetaan filmille tai levylle valokuvausta varten. Tämä tekee kuvan siitä, missä leimattu proteiini on solussa. Näin tutkijat voivat tutkia, kuinka eri proteiinit soluissa toimivat ja miten niitä kontrolloidaan.
Reseptorin lokalisointi
Autoradiografiaa voidaan käyttää myös solujen sisältämien reseptorien etsimiseen ja niiden toiminnan tutkimiseen. Tässä tapauksessa radioaktiivista ligandia käytetään merkitsemään reseptorit. Sen jälkeen solut käsitellään ja asetetaan filmille tai levylle valokuvausta varten.
Tämä antaa kuvan siitä, missä leimatut reseptorit ovat solujen sisällä. Näin tutkijat voivat tutkia, missä reseptorit ovat ja mikä rooli niillä on solujen signaloinnissa ja muissa solujen tekemisissä.
Radioligandin sitoutumismääritykset
Radioligandin sitoutumismäärityksissä autoradiografiaa käytetään usein tutkimaan, kuinka ligandit ja reseptorit toimivat yhdessä. Tässä sovelluksessa radioaktiivinen ligandi sekoitetaan solujen tai kudosten kanssa, ja autoradiografiaa käytetään mittaamaan, kuinka hyvin ligandi sitoutuu reseptoreihin.
Näin tutkijat voivat tutkia ligandien ja reseptorien välisten vuorovaikutusten nopeutta ja voimakkuutta ja löytää mahdollisia lääkkeitä tai muita yhdisteitä, jotka voivat muuttaa näitä vuorovaikutuksia.
Vaihtoehtoja autoradiografialle
Autoradiografia on yleinen tapa selvittää, onko jossain radioaktiivisuutta.
Mutta on monia muita tapoja löytää ja mitata radioaktiivisia isotooppeja, ja joillakin niistä on parempi herkkyys ja resoluutio.
Kuvauslevyn autoradiografia
Imaging Plate (IP) -autoradiografia on yksinkertainen, tuhoamaton tapa analysoida näytteitä
Se voi ottaa kuvia suurilta alueilta kahdessa ulottuvuudessa, ja sillä on alhaiset tunnistusrajat aktinideille ja muille radioaktiivisille nuklideille.
Radioaktiivisen isotoopin lähettämä säteily vangitaan varastoloistekalvoon, jonka skanneri lukee ja muuntaa digitaaliseksi kuvaksi.
Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM)
Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM) on menetelmä, joka käyttää elektronisuihkua korkearesoluutioisten kuvien tekemiseen mikroskooppisista kohteista.
SEM:n avulla voidaan myös tarkastella, kuinka radioisotoopit jakautuvat näytteissä.
Näyte on päällystetty sähköä johtavalla materiaalilla ja elektronisuihku skannaa näytteen pintaa, jolloin saadaan korkearesoluutioisia ja hyvän kontrastisia kuvia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Toissijainen ionimassaspektrometria (SIMS)
Toissijainen ionimassaspektrometria (SIMS) on menetelmä, jolla voidaan löytää ja ottaa kuvia mikronia pienempiä isotooppeja.
Tätä menetelmää varten näytettä ammutaan korkeaenergisten ionien säde, joka saa sekundääri-ioneja ulos.
Massaspektrometriä käytetään sitten näiden ionien tarkasteluun selvittääkseen, missä ja kuinka monta isotooppia näytteessä on.
Fosforinäytön autoradiografia
14C-PMMA-menetelmää käyttävä Phosphor Screen -autoradiografia on tekniikka, joka käyttää radioaktiivista isotooppia selvittääkseen, kuinka huokoinen jokin on ja miltä sen huokoset näyttävät.
Tätä menetelmää varten PMMA-hartsia kaadetaan näytteen ympärille, joka sitten altistetaan radioaktiiviselle isotoopille.
Näyte kuvataan sitten fosforinäytöllä, joka poimii näytteen radioaktiiviset päästöt.
Muut vaihtoehdot
Näiden menetelmien lisäksi seuraavat ovat yleisiä vaihtoehtoja autoradiografialle:
- Nestetuikelaskenta on menetelmä beeta- ja alfasäteilevien isotooppien alhaisten pitoisuuksien havaitsemiseksi ja mittaamiseksi, ja se on sekä herkkä että kvantitatiivinen.
- Gammalaskentaa käytetään gammasäteilijöiden määrän etsimiseen ja mittaamiseen erityyppisistä näytteistä.
Proteiinien merkitseminen ja havaitseminen
Autoradiografia on kuvantamistyyppi, jossa käytetään näytteessä jo olevia radioaktiivisia lähteitä, kuten radioaktiivisesti merkittyjä proteiineja.
Proteiinisynteesin aikana kiinnostavaan proteiiniin voidaan lisätä radioaktiivisia isotooppeja, kuten 35S-metioniinia, 3H-leusiinia tai 14C-aminohappoja.
Tämä tekee mahdolliseksi käyttää autoradiografiaa leimattujen proteiinien löytämiseen ja mittaamiseen.
Tämä menetelmä on erityisen hyödyllinen sellaisten proteiinien löytämiseen, jotka eivät ole kovin yleisiä, tai tarkastellaan, kuinka proteiinit muuttuvat valmistuksen jälkeen.
Autoradiografiaa voidaan käyttää myös yhteisimmunosaostuksen ja päällekkäismääritysten avulla selvittääkseen, kuinka proteiinit ovat vuorovaikutuksessa keskenään.
DNA:n leimaus ja havaitseminen
Lisäämällä DNA-molekyyliin radioaktiivisia isotooppeja, kuten rikki-35 (35S), vety-3 (3H), hiili-14 (14C), jodi-125 (125I) ja fosfori-32 (32P), voidaan myös käyttää autoradiografiaa. DNA:n merkitsemiseen ja löytämiseen.
Esimerkiksi 32P ja 35S voidaan lisätä nukleosideihin, kuten N15- tai deoksitymidiinitrifosfaattiin (dTTP), joita voidaan sitten käyttää DNA-molekyylien leimaamiseen.
Lisääntymismäärityksissä voit käyttää myös 3H-tymidiiniä tai tymidiiniä, joka on merkitty 14C:llä.
Autoradiografiaa voidaan käyttää myös sen selvittämiseen, kuinka 32P-radioleimattuja oligonukleotideja käytetään DNA:n kiinnittämiseen.
Säteilyturvallisuus ja tutkimusasetukset
Autoradiografia on biologisessa tutkimuksessa käytetty menetelmä, jolla nähdään radioleimattuja proteiineja, DNA:ta ja muita osia näytteestä ja selvitetään, kuinka paljon kutakin on.
Se tarkoittaa leimatun kudoksen asettamista valokuvafilmin tai emulsion palan viereen. Tämä tekee autoradiografia.
Autoradiografia voidaan katsoa mikroskoopin läpi, jotta saadaan selville, missä hopeajyvät ovat, kuten solujen tai organellien sisällä tai ulkopuolella.
Kun radioaktiivisia aineita käytetään tutkimuksessa, on olemassa useita tapoja pysyä turvassa.
- Radioaktiivisten aineiden käyttöalueiden nimeäminen ja merkitseminen.
- Laboratoriossa ei saa syödä, juoda tai tupakoida.
- Käytä roiskealustaa ja nestettä imevää päällystettä.
- Vetokuvun käyttäminen työskennellessäsi materiaalien kanssa, jotka voivat syttyä palamaan.
- Henkilökohtaisten suojavarusteiden, kuten laboratoriotakkien, käsineiden ja suojalasien pukeminen.
- Pidä pinnat silmällä ja puhdista ne käytön jälkeen.
- Radioaktiivisen jätteen laittaminen roskakoriin lain edellyttämällä tavalla.
Suoraa filmillä tapahtuvaa autoradiografiaa rajoittaa herkkyys radionuklidien tehottoman emissioenergian siirron vuoksi.
Johtopäätös
Kun opimme autoradiografiasta, yksi asia on selvä: ei voida kiistää radioaktiivisuuden voimaa biologisessa tutkimuksessa.
Autoradiografia on auttanut meitä oppimaan paljon luonnosta, siitä lähtien, kun tiedemiehet löysivät sen yli sata vuotta sitten nykypäivään, jolloin sitä käytetään muun muassa genetiikan ja neurotieteen aloilla.
Mutta on tärkeää muistaa, että kun sinulla on paljon valtaa, sinulla on myös paljon vastuuta.
Autoradiografia on tehokas tapa ottaa selvää asioista, mutta sitä on käytettävä huolellisesti ja varovasti säteilyaltistuksen riskien välttämiseksi.
Insinöörinä sinulla on harvinainen mahdollisuus työskennellä tieteen kärjessä käyttämällä uusia menetelmiä, kuten autoradiografiaa, saadaksesi lisätietoja ympäröivästä maailmasta.
Pitämällä silmällä turvallisuutta ja ylittämällä mahdollisuuksien rajoja voit varmistaa, että tämä hämmästyttävä tekniikka johtaa uusiin löytöihin monien vuosien ajan.
Joten mene eteenpäin, tutki ja löydä autoradiografian hämmästyttävä maailma – mahdollisuudet ovat rajattomat!
Jaa…
