Cette visualisation HYBRiD d’un thorax entier de souris après une infection par le SRAS-CoV-2 montre la protéine virale en rouge et les structures tissulaires (poumon, vaisseau sanguin, os) en bleu. Crédit : Scripps Research
La technique du Scripps Research facilite l’analyse des processus biologiques à l’échelle du corps et des maladies telles que COVID-19 infection.
Scientists at Scripps Research have unveiled a new tissue-clearing method for rendering large biological samples transparent. The method makes it easier than ever for scientists to visualize and study healthy and disease-related biological processes occurring across multiple organ systems.
Described in a paper in Nature Methods on March 28, 2022, and dubbed HYBRiD, the new method combines elements of the two main prior approaches to tissue-clearing technology, and should be more practical and scalable than either for large-sample applications.
“This is a simple and universal tissue-clearing technique for studies of large body parts or even entire animals,” says study senior author Li Ye, PhD, assistant professor of neuroscience at Scripps Research.
Tissue-clearing involves the use of solvents to remove molecules that make tissue opaque (such as fat), rendering the tissue optically transparent—while keeping most proteins and structures in place. Scientists commonly use genetically encoded or antibody-linked fluorescent beacons to mark active genes or other molecules of interest in a lab animal, and tissue-clearing in principle allows these beacons to be imaged all at once across the entire animal.
Découvrez comment une nouvelle technique du Scripps Research facilite l’analyse des processus biologiques à l’échelle du corps et des maladies telles que l’infection par le COVID-19. Crédit : Scripps Research
Les scientifiques ont commencé à développer des méthodes de prélèvement de tissus il y a environ 15 ans, principalement dans le but de tracer les connexions nerveuses dans des cerveaux entiers. Si ces méthodes fonctionnent bien pour les cerveaux, elles ne fonctionnent pas aussi bien lorsqu’elles sont appliquées à d’autres parties du corps ou à des corps entiers, qui contiennent des structures plus difficiles à dissoudre.
Jusqu’à présent, ces méthodes utilisaient soit des solvants organiques, soit des solvants à base d’eau. Les premiers agissent généralement plus rapidement et plus puissamment mais ont tendance à diminuer les signaux fluorescents. Les méthodes utilisant des solvants à base d’eau préservent mieux la fluorescence mais ne sont pas suffisamment puissantes pour nettoyer les tissus autres que le cerveau. En outre, les deux types de méthodes nécessitent des procédures lourdes et laborieuses, utilisant souvent des produits chimiques dangereux.
“Un laboratoire ordinaire ne peut généralement pas utiliser ces méthodes de façon routinière et à grande échelle”, explique Yu Wang, étudiant diplômé du laboratoire de Ye et co-auteur principal de l’article.
La nouvelle méthode conçue par Ye et son équipe utilise une combinaison séquentielle de solvants organiques et de détergents à base d’eau, et fait appel à des hydrogels à base d’eau pour protéger les molécules du tissu qui doivent être préservées. Elle ne nécessite souvent pas le pompage des solvants dans l’échantillon.
“Dans de nombreux cas, vous pouvez simplement mettre le tout dans un bocal et le garder dans un agitateur sur votre table de travail jusqu’à ce que ce soit terminé”, explique la co-première auteure Victoria Nudell, assistante de recherche dans le laboratoire de Ye. “Cela le rend suffisamment pratique et évolutif pour une utilisation de routine”.
Les chercheurs ont démontré la facilité et l’utilité de leur nouvelle méthode dans une variété d’applications. Ils ont notamment collaboré avec le laboratoire de John Teijaro, PhD, professeur associé d’immunologie et de microbiologie, pour imager SARS-CoV-2-infected cells in the whole chests of mice for the first time—a procedure whose simplicity, with the new method, enabled it to be done in a high-level biosafety facility where access to equipment is strictly limited.
Ye and his team are now working with their scientific collaborators on multiple applications of the new method, including the tracing of nerve pathways in the body.
Reference: “HYBRiD: hydrogel-reinforced DISCO for clearing mammalian bodies” by Victoria Nudell, Yu Wang, Zhengyuan Pang, Neeraj K. Lal, Min Huang, Namir Shaabani, Wesam Kanim, John Teijaro, Anton Maximov and Li Ye, 28 March 2022, Nature Methods.
DOI: 10.1038/s41592-022-01427-0
“HYBRiD: hydrogel-reinforced DISCO for clearing mammalian bodies” was co-authored by first authors Victoria Nudell and Yu Wang, and by Zhengyuan Pang, Neeraj Lal, Min Huang, Namir Shaabani, Wesam Kanim, John Teijaro, Anton Maximov, and Li Ye, all of Scripps Research during the study.
The research was supported by the National Institutes of Health (DP2DK128800, K01DK114165), the Dana Foundation and the Baxter Foundation.
