En tant qu'ingénieur, vous savez que la technologie peut nous aider à comprendre comment fonctionne le monde naturel.
Mais avez-vous déjà pensé à la façon dont la radioactivité pourrait être utilisée pour aider la recherche biologique ? L'autoradiographie a changé ma façon d'étudier les êtres vivants.
Dans cet article de blog, je passerai en revue tout ce que vous devez savoir sur l'autoradiographie, y compris son histoire, ses utilisations et ses problèmes de sécurité.
Préparez-vous à découvrir comment cette nouvelle méthode change l'avenir de la recherche biologique et comment vous pouvez aider.
Présentation de l'autoradiographie
Définition formelle:
Technique de détection de la radioactivité dans un échantillon en produisant une image sur un film ou une plaque photographique.
L'autoradiographie est une méthode d'imagerie puissante utilisée depuis plus de cent ans dans la recherche scientifique.
Applications de l'autoradiographie
L'autoradiographie est utilisée pour de nombreuses choses différentes, telles que :
- Localisation des molécules à l'intérieur des cellules et des tissus.
- Calibrage des images.
- Estimation de la longueur des chromosomes.
- Plus d'exemples ci-dessous.
La méthode est particulièrement utile pour découvrir où se trouvent les molécules radiomarquées dans les cellules ou les tissus.
Il peut également être utilisé pour déterminer la longueur et le nombre de fragments d'ADN après leur séparation par électrophorèse sur gel.
Processus d'autoradiographie
L'autoradiographie est un processus qui comporte plusieurs étapes. Tout d'abord, des échantillons d'êtres vivants sont marqués à la radioactivité.
In vitro, l'échantillon peut être marqué en isolant des parties cellulaires telles que l'ADN, l'ARN, les protéines ou les lipides et en les marquant avec les bons radio-isotopes
In vivo, des échantillons biologiques peuvent être marqués à la radioactivité.
Une fois l'échantillon étiqueté, la section de tissu étiquetée est placée à côté d'un film radiographique ou d'une émulsion nucléaire pour réaliser une autoradiographie.
Lorsque les particules bêta interagissent avec les ions d'argent dans l'émulsion photographique, qui est constituée de cristaux de bromure d'argent dans une matrice de gélatine, elles activent les ions Ag+.
Au cours du développement, les ions Ag+ activés sont transformés en Ag(s), laissant des grains d'Ag(s) pour marquer le chemin des particules bêta.
L'autoradiographie peut être une méthode simple, mais elle nécessite d'être prudent avec les matières radioactives pour assurer la sécurité de tous.
Les opérateurs doivent prendre les bonnes mesures pour se protéger des rayonnements nocifs.
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Applications de l'autoradiographie
L'autoradiographie est une méthode qui peut être utilisée dans de nombreux types de recherche biologique.
Cet article donnera un aperçu de certaines des utilisations les plus importantes de l'autoradiographie, telles que les empreintes génétiques et l'analyse génétique, ainsi que la manière dont elle est utilisée pour étudier le métabolisme, la pharmacocinétique et la neurobiologie.
Empreintes génétiques et analyse génétique
L'autoradiographie est un élément clé de la prise d'empreintes génétiques, qui a changé la science médico-légale, les conflits de paternité et les affaires d'immigration.
Il fonctionne en utilisant des sondes pour se lier à des séquences d'ADN spécifiques, puis en utilisant différentes méthodes de détection, telles que l'autoradiographie, pour voir les sondes liées.
Après électrophorèse sur gel et développement d'un film laissé en contact avec le gel, Jeffreys a obtenu un autoradiogramme avec un certain nombre de bandes sombres.
Ces bandes sombres étaient des sections d'ADN qui avaient une séquence qui correspondait à la sonde.
L'autoradiographie peut également être utilisée pour analyser la quantité de rayonnement dans les autoradiographies à matrice d'ADN, qui sont utilisées dans les cas de paternité comme marqueurs génétiques.
La technique permet aux chercheurs de voir des morceaux spécifiques d'ADN sur un film radiographique. Cela leur donne des informations importantes sur le moment et l'endroit où les cellules se forment.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Métabolisme et pharmacocinétique
L'autoradiographie a été utilisée pour étudier le métabolisme des plantes et des animaux en suivant l'activité des isotopes radioactifs dans les composés organiques qui ont été introduits dans les tissus.
Il peut être utilisé pour savoir où se trouve une substance radioactive dans un tissu ou une cellule après qu'elle a été placée dans une voie métabolique, liée à un récepteur ou à une enzyme, ou hybridée à un acide nucléique.
L'autoradiographie peut également être utilisée pour savoir où se trouve un médicament radiomarqué dans le corps et dans quelle mesure il se lie à un récepteur.
Par exemple, l'autoradiographie est souvent utilisée pour étudier comment les acides nucléiques se mélangent et pour mesurer la quantité de médicaments radiomarqués dans le sérum pour des études pharmacocinétiques.
Neurobiologie
L'autoradiographie et les composés radiomarqués sont utilisés dans la recherche neurobiologique pour étudier les voies nerveuses et les récepteurs.
En voyant comment les composés radiomarqués sont distribués dans le cerveau, les chercheurs peuvent en apprendre davantage sur les mécanismes qui sous-tendent les fonctions cérébrales normales et anormales.
Localisation des protéines
L'autoradiographie peut également être utilisée pour savoir où se trouvent les protéines dans les cellules. Dans ce cas, un isotope radioactif est ajouté à une protéine et la protéine marquée est introduite dans les cellules.
Les cellules sont ensuite traitées et mises sur un film ou une plaque pour la photographie. Cela crée une image de l'endroit où se trouve la protéine marquée dans la cellule. Cela permet aux scientifiques d'étudier comment différentes protéines dans les cellules fonctionnent et comment elles sont contrôlées.
Localisation des récepteurs
L'autoradiographie peut également être utilisée pour trouver des récepteurs à l'intérieur des cellules et étudier leur fonctionnement. Dans ce cas, un ligand radioactif est utilisé pour marquer les récepteurs. Les cellules sont ensuite traitées et placées sur un film ou une plaque pour la photographie.
Cela donne une image de l'endroit où se trouvent les récepteurs marqués à l'intérieur des cellules. Cela permet aux chercheurs d'étudier où se trouvent les récepteurs et quel rôle ils jouent dans la signalisation cellulaire et d'autres choses que font les cellules.
Dosages de liaison de radioligands
Dans les essais de liaison de radioligands, l'autoradiographie est souvent utilisée pour examiner comment les ligands et les récepteurs fonctionnent ensemble. Dans cette application, un ligand radioactif est mélangé avec des cellules ou des tissus, et l'autoradiographie est utilisée pour mesurer dans quelle mesure le ligand se lie aux récepteurs.
Cela permet aux chercheurs d'étudier la vitesse et la force des interactions entre les ligands et les récepteurs et de trouver des médicaments potentiels ou d'autres composés qui pourraient modifier ces interactions.
Alternatives à l'autoradiographie
L'autoradiographie est un moyen courant de savoir si quelque chose contient de la radioactivité.
Mais il existe un certain nombre d'autres moyens de trouver et de mesurer des isotopes radioactifs, et certains d'entre eux ont une meilleure sensibilité et une meilleure résolution.
Autoradiographie sur plaque d'imagerie
L'autoradiographie sur plaque d'imagerie (IP) est un moyen simple et non destructif d'analyser des échantillons
Il peut prendre des photos de grandes surfaces en deux dimensions et a de faibles limites de détection pour les actinides et autres nucléides radioactifs.
Le rayonnement émis par l'isotope radioactif est capté par un écran phosphore de stockage, qui est ensuite lu par un scanner et transformé en une image numérique.
Microscopie électronique à balayage (MEB)
La microscopie électronique à balayage (SEM) est une méthode qui utilise un faisceau d'électrons pour créer des images haute résolution d'objets microscopiques.
Le MEB peut également être utilisé pour observer comment les radio-isotopes sont répartis dans les échantillons.
L'échantillon est recouvert d'un matériau conducteur d'électricité et le faisceau d'électrons balaye la surface de l'échantillon pour créer des images à haute résolution et avec un bon contraste.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS)
La spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS) est une méthode qui peut être utilisée pour trouver et prendre des photos d'isotopes plus petits qu'un micron.
Pour cette méthode, un faisceau d'ions à haute énergie est tiré sur l'échantillon, ce qui fait sortir les ions secondaires.
Le spectromètre de masse est ensuite utilisé pour examiner ces ions afin de déterminer où et combien d'isotopes se trouvent dans l'échantillon.
Autoradiographie sur écran phosphoreux
Utilisant la méthode 14C-PMMA, l'autoradiographie Phosphor Screen est une technique qui utilise un isotope radioactif pour déterminer à quel point quelque chose est poreux et à quoi ressemblent ses pores.
Pour cette méthode, de la résine PMMA est coulée autour d'un échantillon, qui est ensuite exposé à un isotope radioactif.
L'échantillon est ensuite photographié à l'aide d'un écran au phosphore, qui capte les émissions radioactives de l'échantillon.
Autres alternatives
Outre ces méthodes, les suivantes sont également des alternatives courantes à l'autoradiographie :
- Le comptage par scintillation liquide est une méthode de détection et de mesure de faibles niveaux d'isotopes émetteurs bêta et alpha qui est à la fois sensible et quantitative.
- Le comptage gamma est utilisé pour trouver et mesurer la quantité d'émetteurs gamma dans différents types d'échantillons.
Marquage et détection des protéines
L'autoradiographie est un type d'imagerie qui utilise des sources radioactives déjà présentes dans l'échantillon, telles que des protéines radiomarquées.
Au cours de la synthèse des protéines, des isotopes radioactifs tels que la 35S-méthionine, la 3H-leucine ou les acides aminés 14C peuvent être ajoutés à la protéine d'intérêt
Cela permet d'utiliser l'autoradiographie pour trouver et mesurer les protéines marquées.
Cette méthode est particulièrement utile pour trouver des protéines qui ne sont pas très courantes ou pour observer comment les protéines changent après leur fabrication.
Grâce à la co-immunoprécipitation et aux tests de superposition, l'autoradiographie peut également être utilisée pour découvrir comment les protéines interagissent les unes avec les autres.
Étiquetage et détection de l'ADN
En ajoutant des isotopes radioactifs comme le soufre-35 (35S), l'hydrogène-3 (3H), le carbone-14 (14C), l'iode-125 (125I) et le phosphore-32 (32P) à la molécule d'ADN, l'autoradiographie peut également être utilisée pour marquer et trouver l'ADN.
Par exemple, le 32P et le 35S peuvent être ajoutés à des nucléosides comme le N15 ou le désoxythymidine triphosphate (dTTP), qui peuvent ensuite être utilisés pour marquer des molécules d'ADN.
Dans les tests de prolifération, vous pouvez également utiliser de la 3H-thymidine ou de la thymidine qui a été marquée au 14C.
L'autoradiographie peut également être utilisée pour découvrir comment les oligonucléotides radiomarqués au 32P sont utilisés pour fixer l'ADN.
Sécurité radiologique et cadre de recherche
L'autoradiographie est une méthode utilisée dans la recherche biologique pour voir les protéines radiomarquées, l'ADN et d'autres parties dans un échantillon et déterminer la quantité de chacun.
Il s'agit de placer un morceau de tissu étiqueté à côté d'un morceau de film photographique ou d'émulsion. Cela fait une autoradiographie.
Les autoradiographies peuvent être examinées au microscope pour savoir où se trouvent les grains d'argent, comme à l'intérieur ou à l'extérieur des cellules ou des organites.
Lors de l'utilisation de matières radioactives dans la recherche, il existe un certain nombre de moyens de rester en sécurité.
- Désignation et étiquetage des zones où des matières radioactives seront utilisées.
- Vous ne pouvez pas manger, boire ou fumer dans le laboratoire.
- Utiliser des plateaux de déversement et un revêtement qui absorbe le liquide.
- Utilisation de hottes aspirantes lorsque vous travaillez avec des matériaux qui pourraient s'enflammer.
- Mettre des équipements de protection individuelle comme des blouses de laboratoire, des gants et des lunettes de sécurité.
- Surveiller les surfaces et les nettoyer après utilisation.
- Mettre les déchets radioactifs dans les poubelles de la bonne manière, comme l'exige la loi.
L'autoradiographie directe avec film est limitée en sensibilité par le transfert inefficace de l'énergie d'émission des radionucléides.
Conclusion
Alors que nous finissons d'apprendre sur l'autoradiographie, une chose est claire : on ne peut nier le pouvoir de la radioactivité dans la recherche biologique.
L'autoradiographie nous a beaucoup appris sur le monde naturel, depuis le moment où les scientifiques l'ont découvert il y a plus de cent ans jusqu'à aujourd'hui, lorsqu'il est utilisé dans des domaines comme la génétique et les neurosciences.
Mais il est important de se rappeler que lorsque vous avez beaucoup de pouvoir, vous avez aussi beaucoup de responsabilités.
L'autoradiographie est un moyen puissant de découvrir des choses, mais elle doit être utilisée avec prudence et prudence pour éviter les risques d'exposition aux rayonnements.
En tant qu'ingénieur, vous avez la rare chance de travailler à la pointe de la science, en utilisant de nouvelles méthodes comme l'autoradiographie pour en savoir plus sur le monde qui nous entoure.
En gardant un œil sur la sécurité et en repoussant les limites de ce qui est possible, vous pouvez vous assurer que cette technologie étonnante continuera à mener à de nouvelles découvertes pendant de nombreuses années à venir.
Alors allez-y, explorez et découvrez le monde incroyable de l'autoradiographie - les possibilités sont infinies !
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