Autoradiograf - Autoradiograph

Autoradiografia koronowego wycinka mózgu pobranego od embrionalnego szczura. Marker wiążący GAD67 jest silnie eksprymowany w strefie podkomorowej .

Autoradiogram jest obraz na rentgenowskim folii lub emulsji jądrowego wytworzonej przez zastosowany wzór emisji rozpadu (np cząstek beta i gamma ) z rozrzut radioaktywnych substancji. Alternatywnie autoradiograf jest również dostępny jako obraz cyfrowy (autoradiografia cyfrowa), ze względu na niedawny rozwój detektorów gazu scyntylacyjnego lub systemów fosforowania ziem rzadkich. Folię lub emulsję nakłada się na oznakowany wycinek tkanki w celu uzyskania autoradiogramu (zwanego również autoradiogramem). Auto przedrostek oznacza, że substancja radioaktywna jest w próbce, w odróżnieniu od przypadku historadiography lub microradiography, w którym próbka jest oznaczana za pomocą zewnętrznego źródła. Niektóre autoradiografy mogą być badane mikroskopowo pod kątem lokalizacji ziaren srebra (np. wewnątrz lub na zewnątrz komórek lub organelli), w których proces ten określa się mianem mikroautoradiografii. Na przykład zastosowano mikroautoradiografię do zbadania, czy atrazyna jest metabolizowana przez rogatka czy przez epifityczne mikroorganizmy w warstwie biofilmu otaczającej roślinę.

Aplikacje

W biologii technikę tę można zastosować do określenia lokalizacji w tkance (lub komórce) substancji radioaktywnej, wprowadzonej do szlaku metabolicznego, związanej z receptorem lub enzymem lub zhybrydyzowanej z kwasem nukleinowym. Zastosowania autoradiografii są szerokie, od biomedycyny przez nauki o środowisku po przemysł.

Autoradiografia receptora

Zastosowanie ligandów znakowanych radioaktywnie do określenia rozmieszczenia receptorów w tkankach jest określane jako autoradiografia receptorów in vivo lub in vitro , jeśli ligand jest podawany do krążenia (z późniejszym usunięciem tkanki i cięciem na skrawki) lub nakładany na skrawki tkanki, odpowiednio. Po poznaniu gęstości receptora, autoradiografię in vitro można również zastosować do określenia anatomicznego rozmieszczenia i powinowactwa radioznakowanego leku do receptora. Do autoradiografii in vitro , radioligand nakładano bezpośrednio na skrawki zamrożonej tkanki bez podawania osobnikowi. W ten sposób nie może w pełni śledzić sytuacji dystrybucji, metabolizmu i degradacji w żywym ciele. Ale ponieważ cel w kriosekcjach jest szeroko eksponowany i może bezpośrednio kontaktować się z radioligandem, autoradiografia in vitro jest nadal szybką i łatwą metodą badania przesiewowego kandydatów na leki, ligandów PET i SPECT . Ligandy są zazwyczaj oznaczane ³ H ( tryt ), ¹⁸ F ( fluroine ) ¹¹ C ( węgla ) lub ¹²⁵ I ( po podaniu radiojodu ). W porównaniu do in vitro , autoradiografię ex vivo wykonano po podaniu radioligandu do organizmu, co może zmniejszyć artefakty i jest bliższe środowisku wewnętrznemu.

Dystrybucja transkryptów RNA w skrawkach tkanek przy użyciu znakowanych radioaktywnie, komplementarnych oligonukleotydów lub kwasów rybonukleinowych ("rybosond") jest nazywana histochemią hybrydyzacji in situ . Radioaktywnych prekursorów DNA i RNA, [ ³ H] - tymidyny i [ ³ H] - urydyny odpowiednio, mogą być wprowadzone do żywych komórek, w celu określenia czasu kilku fazach cyklu komórkowego. W ten sposób można również zlokalizować sekwencje wirusowe RNA lub DNA. Sondy te są zwykle wyznakowane ³² P, ³³ P, albo ³⁵ S. W dziedzinie endokrynologii zachowania autoradiografię mogą być wykorzystane do określenia hormonalnej wychwytu i wskazują lokalizację receptora; zwierzęciu można wstrzyknąć radioznakowany hormon lub badanie można przeprowadzić in vitro .

Szybkość replikacji DNA

Szybkość replikacji DNA w mysiej komórce rosnącej in vitro zmierzono za pomocą autoradiografii jako 33 nukleotydy na sekundę. Szybkość wydłużania DNA faga T4 w zakażonej fagiem E. coli mierzono również za pomocą autoradiografii jako 749 nukleotydów na sekundę w okresie wykładniczego wzrostu DNA w temperaturze 37 °C.

Wykrywanie fosforylacji białek

Fosforylacja oznacza potranslacyjne dodanie grupy fosforanowej do określonych aminokwasów białek, a taka modyfikacja może prowadzić do drastycznej zmiany stabilności lub funkcji białka w komórce. Fosforylację białka można wykryć na autoradiografie, po inkubacji białka in vitro z odpowiednią kinazą i γ-32P-ATP. Znakowany radioaktywnie fosforan tego ostatniego włącza się do białka, które izoluje się przez SDS-PAGE i wizualizuje na autoradiografie żelu. (Patrz rysunek 3. z niedawnego badania pokazującego, że białko wiążące CREB jest fosforylowane przez HIPK2 .)

Wykrywanie ruchu cukru w ​​tkance roślinnej

W fizjologii roślin autoradiografia może być wykorzystana do określenia akumulacji cukru w ​​tkance liścia. Akumulacja cukru, w odniesieniu do autoradiografii, może opisywać stosowaną w roślinie strategię ładowania floemu . Na przykład, jeśli cukry gromadzą się w mniejszych żyłach liścia, oczekuje się, że liście mają niewiele połączeń plazmodesmatycznych, co wskazuje na ruch apoplastyczny lub aktywną strategię ładowania floemu. Cukry, takie jak sacharoza , fruktoza lub mannitol , są znakowane radiologicznie za pomocą [ 14-C ], a następnie wchłaniane do tkanki liścia przez prostą dyfuzję . Tkanka liścia jest następnie eksponowana na kliszę autoradiograficzną (lub emulsję) w celu wytworzenia obrazu. Obrazy pokażą wyraźne wzory żyłek, jeśli akumulacja cukru jest skoncentrowana w żyłkach liścia (ruch apoplastyczny), lub obrazy pokażą wzór podobny do statycznego, jeśli akumulacja cukru jest równomierna w całym liściu ( ruch symplastyczny ).

Inne techniki

To autoradiograficzne podejście kontrastuje z technikami takimi jak PET i SPECT, w których dokładna trójwymiarowa lokalizacja źródła promieniowania jest zapewniona dzięki starannemu wykorzystaniu zliczania koincydencji, liczników gamma i innych urządzeń.

Krypton-85 służy do sprawdzania elementów samolotów pod kątem drobnych wad. Krypton-85 może penetrować małe pęknięcia, a następnie jego obecność jest wykrywana przez autoradiografię. Metoda ta nazywana jest „obrazowaniem penetracyjnym gazu kryptonowego”. Gaz wnika w mniejsze otwory niż ciecze stosowane w kontroli penetrantem barwnikowym i penetrantem fluorescencyjnym .

Wydarzenia historyczne

Nieumyślne narażenie

Radioaktywna ryba chirurgiczna wykonuje własne prześwietlenie. Jasny obszar to posiłek ze świeżych alg. Reszta ciała wchłonęła i rozprowadziła wystarczającą ilość plutonu, aby łuski stały się radioaktywne. Po złapaniu ryba była żywa i najwyraźniej zdrowa.

Zadanie dekontaminacji radioaktywnej po próbie nuklearnej Baker na atolu Bikini podczas operacji Crossroads w 1946 roku było znacznie trudniejsze niż przygotowała marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych. Chociaż bezskuteczność zadania stała się oczywista, a niebezpieczeństwo dla załóg sprzątających wzrosło, pułkownik Stafford Warren , odpowiedzialny za bezpieczeństwo radiacyjne, miał trudności z przekonaniem wiceadmirała Williama HP Blandy'ego do porzucenia sprzątania, a wraz z nim ocalałych statków docelowych. 10 sierpnia Warren pokazał Blandy'emu autoradiograf wykonany przez chirurga rybę z laguny, który został na noc na płycie fotograficznej. Film został naświetlony promieniowaniem alfa wytwarzanym z rybich łusek, co jest dowodem na to, że pluton, naśladujący wapń, był rozprowadzany w całej rybie. Blandy natychmiast nakazał przerwanie wszelkich dalszych prac odkażających. Warren napisał do domu: „Sam prześwietlenie ryby… załatwiło sprawę”.

Bibliografia

Oryginalna publikacja jedynego wynalazcy Askins, Barbary S. (1 listopada 1976). „Intensyfikacja obrazu fotograficznego przez autoradiografię”. Optyka stosowana. 15 (11): 2860–2865. Kod Bibcode: 1976ApOpt..15.2860A. doi:10.1364/ao.15.002860.

Dalsza lektura

• Rogers, Andrew W (1979). Techniki autoradiografii (3rd ed.). Nowy Jork: Elsevier Północna Holandia. Numer ISBN 978-0-444-80063-3.
• „ Patent US4101780 Obróbka srebra radioaktywnym związkiem siarki, takim jak tiomocznik lub pochodne ”. Patenty Google. Źródło 26 czerwca 2014 .