קריאת האותות הרדיואקטיביים: הסבר אוטורדיוגרפיה

כמהנדס, אתה יודע שטכנולוגיה יכולה לעזור לנו להבין איך העולם הטבעי עובד.

אבל האם אי פעם חשבת כיצד ניתן להשתמש ברדיואקטיביות כדי לסייע למחקר ביולוגי? אוטורדיוגרפיה שינתה את הדרך שבה אני לומד יצורים חיים.

בפוסט זה בבלוג, אעבור על כל מה שאתה צריך לדעת על אוטורדיוגרפיה, כולל ההיסטוריה, השימושים ודאגות הבטיחות שלה.

התכוננו לגלות כיצד השיטה החדשה הזו משנה את עתיד המחקר הביולוגי וכיצד תוכלו לעזור.

סקירה כללית של אוטורדיוגרפיה

הגדרה פורמלית:

טכניקה לגילוי רדיואקטיביות בדגימה על ידי הפקת תמונה על סרט צילום או צלחת.

אוטורדיוגרפיה היא שיטת הדמיה רבת עוצמה שנמצאת בשימוש למעלה ממאה שנים במחקר מדעי.

יישומים של אוטורדיוגרפיה

אוטורדיוגרפיה משמשת לדברים רבים ושונים, כגון:

• מיקום מולקולות בתוך תאים ורקמות.
• כיול תמונה.
• הערכת אורך הכרומוזומים.
• דוגמאות נוספות בהמשך.

השיטה שימושית במיוחד לגילוי היכן נמצאות מולקולות מסומנות רדיו בתאים או ברקמות.

זה יכול לשמש גם כדי להבין את האורך והמספר של שברי ה-DNA לאחר שהם הופרדו על ידי אלקטרופורזה ג'ל.

תהליך אוטורדיוגרפיה

אוטורדיוגרפיה היא תהליך הכולל מספר שלבים. ראשית, דגימות של יצורים חיים מסומנים ברדיואקטיביות.

במבחנה, ניתן לסמן את המדגם על ידי בידוד חלקים תאיים כמו DNA, RNA, חלבונים או שומנים וסימון שלהם עם הרדיואיזוטופים הנכונים

In vivo, ניתן לסמן דגימות ביולוגיות ברדיואקטיביות.

לאחר שהדגימה מסומנת, קטע הרקמה המסומן מונח ליד סרט רנטגן או תחליב גרעיני כדי ליצור אוטורדיוגרף.

כאשר חלקיקי בטא מקיימים אינטראקציה עם יוני הכסף באמולסיה המצולמת, העשויה מגבישי כסף ברומיד במטריצת ג'לטין, הם מפעילים יוני Ag+.

במהלך הפיתוח, יוני Ag+ המופעלים הופכים ל-Ag(ים), ומשאירים גרגירים של Ag(ים) לסמן את הנתיב של חלקיקי הבטא.

אוטורדיוגרפיה יכולה להיות שיטה פשוטה, אבל היא דורשת זהירות עם חומרים רדיואקטיביים כדי לשמור על בטיחות כולם.

על המפעילים לנקוט בצעדים הנכונים כדי להגן על עצמם מפני קרינה מזיקה.

טיפ: הפעל את לחצן הכיתוב אם אתה צריך אותו. בחר "תרגום אוטומטי" בכפתור ההגדרות, אם אינך בקי בשפה האנגלית (או המבטא ההודי). ייתכן שתצטרך ללחוץ תחילה על שפת הסרטון לפני שהשפה המועדפת עליך תהיה זמינה לתרגום.

יישומים של אוטורדיוגרפיה

אוטורדיוגרפיה היא שיטה שניתן להשתמש בה בסוגים רבים ושונים של מחקר ביולוגי.

מאמר זה ייתן סקירה כללית של כמה מהשימושים החשובים ביותר באוטורדיוגרפיה, כגון טביעת אצבע של DNA וניתוח גנטי, כמו גם כיצד הוא משמש לחקר מטבוליזם, פרמקוקינטיקה ונוירוביולוגיה.

טביעת אצבע של DNA וניתוח גנטי

אוטורדיוגרפיה היא חלק מרכזי בטביעת אצבע של DNA, ששינתה את המדע המשפטי, סכסוכי אבהות ומקרי הגירה.

זה עובד על ידי שימוש בבדיקות כדי להיקשר לרצפי DNA ספציפיים ולאחר מכן באמצעות שיטות זיהוי שונות, כגון אוטורדיוגרפיה, כדי לראות את הבדיקות הקשורות.

לאחר אלקטרופורזה בג'ל ופיתוח סרט שנותר במגע עם הג'ל, קיבל ג'פריס אוטורדיוגרמה עם מספר פסים כהים.

הרצועות הכהות הללו היו קטעים של DNA שהיה להם רצף התואם את הבדיקה.

ניתן להשתמש באוטו-רדיוגרפיה גם כדי לנתח את כמות הקרינה באוטו-רדיוגרפיות של מערך DNA, המשמשות במקרים של אבהות כסמנים גנטיים.

הטכניקה מאפשרת לחוקרים לראות חלקים ספציפיים של DNA על סרט רנטגן. זה נותן להם מידע חשוב על מתי והיכן נוצרים תאים.

https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography

מטבוליזם ופרמקוקינטיקה

אוטורדיוגרפיה שימשה לחקר חילוף החומרים של צמחים ובעלי חיים כאחד על ידי מעקב אחר פעילותם של איזוטופים רדיואקטיביים בתרכובות אורגניות שהוכנסו לרקמה.

ניתן להשתמש בו כדי לגלות היכן נמצא חומר רדיואקטיבי ברקמה או בתא לאחר שהוכנס למסלול מטבולי, נקשר לקולטן או לאנזים, או הכלאה לחומצת גרעין.

ניתן להשתמש באוטורדיוגרפיה גם כדי לגלות היכן נמצאת תרופה מסומנת רדיואקטיבית בגוף ועד כמה היא נקשרת לקולטן.

לדוגמה, אוטורדיוגרפיה משמשת לעתים קרובות כדי לחקור כיצד חומצות גרעין מתערבבות ולמדוד את כמות התרופות המסומנות ברדיוס בנסיוב לצורך מחקרים פרמקוקינטיים.

נוירוביולוגיה

אוטורדיוגרפיה ותרכובות מסומנות ברדיו משמשות במחקר נוירוביולוגי לחקר מסלולי עצבים וקולטנים.

על ידי ראיית האופן שבו תרכובות מסומנות רדיואקטיביות מופצות במוח, החוקרים יכולים ללמוד יותר על המנגנונים מאחורי תפקוד מוח תקין ובלתי תקין.

לוקליזציה של חלבון

ניתן להשתמש באוטורדיוגרפיה גם כדי לגלות היכן נמצאים חלבונים בתאים. במקרה זה מוסיפים לחלבון איזוטופ רדיואקטיבי, ומכניסים את החלבון המסומן לתאים.

לאחר מכן התאים מטופלים ומועלים על סרט או צלחת לצילום. זה יוצר תמונה של היכן נמצא החלבון המסומן בתא. זה מאפשר למדענים לחקור כיצד חלבונים שונים בתאים פועלים וכיצד הם נשלטים.

לוקליזציה של קולטן

ניתן להשתמש באוטורדיוגרפיה גם כדי למצוא קולטנים בתוך תאים וללמוד כיצד הם פועלים. במקרה זה, ליגנד רדיואקטיבי משמש לסימון הקולטנים. לאחר מכן מעבדים את התאים ומושמים על סרט או צלחת לצילום.

זה יוצר תמונה של היכן נמצאים הקולטנים המסומנים בתוך התאים. זה מאפשר לחוקרים לחקור היכן נמצאים הקולטנים ואיזה תפקיד הם ממלאים באיתות תאים ודברים אחרים שתאים עושים.

מבחני קישור רדיוליגנדים

במבחני קישור רדיוליגנדים, אוטורדיוגרפיה משמשת לעתים קרובות כדי לבחון כיצד ליגנדים וקולטנים עובדים יחד. ביישום זה, ליגנד רדיואקטיבי מעורבב עם תאים או רקמות, ומשתמשים באוטורדיוגרפיה כדי למדוד עד כמה הליגנד נקשר לקולטנים.

זה מאפשר לחוקרים לחקור את המהירות והחוזק של האינטראקציות בין ליגנדים וקולטנים ולמצוא תרופות פוטנציאליות או תרכובות אחרות שיכולות לשנות את האינטראקציות הללו.

חלופות לאוטרדיוגרפיה

אוטורדיוגרפיה היא דרך נפוצה לגלות אם יש בו רדיואקטיביות של משהו.

אבל ישנן מספר דרכים אחרות למצוא ולמדוד איזוטופים רדיואקטיביים, ולחלקן יש רגישות ורזולוציה טובים יותר.

אוטורדיוגרפיה של לוחות הדמיה

אוטורדיוגרפיה של צלחת הדמיה (IP) היא דרך פשוטה ולא הרסנית לנתח דגימות

הוא יכול לצלם שטחים גדולים בדו מימד ויש לו מגבלות זיהוי נמוכות של אקטינידים ונוקלידים רדיואקטיביים אחרים.

הקרינה שמפיצה האיזוטופ הרדיואקטיבי נתפסת על ידי מסך אחסון זרחן, שנקרא על ידי סורק והופך לתמונה דיגיטלית.

מיקרוסקופ אלקטרוני סריקה (SEM)

מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) היא שיטה המשתמשת בקרן אלקטרונים כדי ליצור תמונות ברזולוציה גבוהה של עצמים מיקרוסקופיים.

ניתן להשתמש ב-SEM גם כדי לבחון כיצד רדיואיזוטופים מתפזרים בדגימות.

הדגימה מכוסה בחומר המוליך חשמל, וקרן האלקטרונים סורקת את פני הדגימה כדי ליצור תמונות ברזולוציה גבוהה וניגודיות טובה.

https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope

ספקטרומטריית מסת יונים משנית (SIMS)

ספקטרומטריית מסה יונים משנית (SIMS) היא שיטה שניתן להשתמש בה כדי למצוא ולצלם תמונות של איזוטופים שקטנים ממיקרון.

בשיטה זו נורה אל הדגימה קרן של יונים באנרגיה גבוהה, מה שגורם ליונים משניים לצאת החוצה.

לאחר מכן משתמשים בספקטרומטר המסה כדי להסתכל על יונים אלה כדי לגלות היכן וכמה איזוטופים יש בדגימה.

אוטורדיוגרפיה של מסך זרחן

באמצעות שיטת 14C-PMMA, אוטורדיוגרפיה של מסך זרחן היא טכניקה המשתמשת באיזוטופ רדיואקטיבי כדי להבין עד כמה משהו נקבובי ואיך נראות הנקבוביות שלו.

עבור שיטה זו, שרף PMMA נשפך סביב דגימה, אשר לאחר מכן נחשף לאיזוטופ רדיואקטיבי.

לאחר מכן הדגימה מצולמת באמצעות מסך זרחן, אשר קולט את פליטות הרדיואקטיביות של הדגימה.

חלופות אחרות

מלבד שיטות אלה, האפשרויות הבאות הן גם חלופות נפוצות לאוטורדיוגרפיה:

• ספירת ניצוץ נוזלים היא שיטה לאיתור ולמדידה של רמות נמוכות של איזוטופים פולטי בטא ואלפא שהיא גם רגישה וגם כמותית.
• ספירת גמא משמשת כדי למצוא ולמדוד את כמות פולטי הגמא בסוגים שונים של דגימות.

תיוג ואיתור חלבונים

אוטורדיוגרפיה היא סוג של הדמיה המשתמשת במקורות רדיואקטיביים שכבר נמצאים בדגימה, כגון חלבונים מסומנים רדיואקטיביים.

במהלך סינתזת חלבון, ניתן להוסיף לחלבון המעניין איזוטופים רדיואקטיביים כמו 35S-methionine, 3H-leucine, או 14C-

זה מאפשר להשתמש באוטורדיוגרפיה כדי למצוא ולמדוד חלבונים מסומנים.

שיטה זו שימושית במיוחד למציאת חלבונים שאינם נפוצים במיוחד או לבחינה כיצד החלבונים משתנים לאחר הכנתם.

באמצעות מבחני אימוניות משותפים ומבחני שכבת-על, ניתן להשתמש באוטורדיוגרפיה גם כדי לגלות כיצד חלבונים מקיימים אינטראקציה זה עם זה.

תיוג וזיהוי DNA

על ידי הוספת איזוטופים רדיואקטיביים כמו גופרית-35 (35S), מימן-3 (3H), פחמן-14 (14C), יוד-125 (125I), וזרחן-32 (32P) למולקולת ה-DNA, ניתן להשתמש גם באוטורדיוגרפיה לסמן ולמצוא DNA.

לדוגמה, ניתן להוסיף 32P ו-35S לנוקלאוזידים כמו N15- או deoxythymidine triphosphate (dTTP), אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בהם כדי לתייג מולקולות DNA.

במבחני ריבוי, אתה יכול גם להשתמש ב-3H-thymidine או thymidine שסומן עם 14C.

ניתן להשתמש באוטו-רדיוגרפיה גם כדי לגלות כיצד משתמשים באוליגונוקלאוטידים המסומנים ב-32P לקיבוע DNA.

בטיחות קרינה והגדרת מחקר

אוטורדיוגרפיה היא שיטה המשמשת במחקר ביולוגי כדי לראות חלבונים מסומנים ברדיו, DNA וחלקים אחרים בדגימה ולהבין כמה יש מכל אחד מהם.

זה כרוך בהנחת פיסת רקמה מסומנת ליד פיסת סרט צילום או אמולסיה. זה עושה אוטורדיוגרף.

ניתן להסתכל על אוטורדיוגרפים דרך מיקרוסקופ כדי לגלות היכן נמצאים גרגרי כסף, כמו בחלק הפנימי או החיצוני של תאים או אברונים.

כאשר משתמשים בחומרים רדיואקטיביים במחקר, ישנן מספר דרכים לשמור על בטיחות.

• ייעוד וסימון אזורים בהם ישמש חומרים רדיואקטיביים.
• אתה לא יכול לאכול, לשתות או לעשן במעבדה.
• באמצעות מגשי שפיכה וכיסוי סופג נוזלים.
• שימוש במנדפים בעת עבודה עם חומרים שעלולים להתלקח.
• לבישת ציוד מגן אישי כמו מעילי מעבדה, כפפות ומשקפי בטיחות.
• שמירה על משטחים וניקוים לאחר השימוש.
• הכנסת פסולת רדיואקטיבית לפחי אשפה בצורה נכונה, כנדרש בחוק.

אוטורדיוגרפיה ישירה עם סרט מוגבלת ברגישות על ידי העברה לא יעילה של אנרגיית פליטה של ​​רדיונוקלידים.

סיכום

כשאנחנו מסיימים ללמוד על אוטורדיוגרפיה, דבר אחד ברור: אין להכחיש את כוחה של רדיואקטיביות במחקר ביולוגי.

אוטורדיוגרפיה עזרה לנו ללמוד הרבה על עולם הטבע, מהזמן שמדענים מצאו אותו לפני יותר ממאה שנים ועד היום, כאשר הוא משמש בתחומים כמו גנטיקה ומדעי המוח.

אבל חשוב לזכור שכאשר יש לך הרבה כוח, יש לך גם הרבה אחריות.

אוטורדיוגרפיה היא דרך רבת עוצמה לגלות דברים, אך יש להשתמש בה בזהירות ובזהירות כדי למנוע את הסיכונים של חשיפה לקרינה.

כמהנדס, יש לך הזדמנות נדירה לעבוד בחוד החנית של המדע, תוך שימוש בשיטות חדשות כמו אוטורדיוגרפיה כדי ללמוד יותר על העולם שסביבנו.

על ידי שמירת עין על הבטיחות ודחיפת הגבולות של מה שאפשר, אתה יכול לעזור לוודא שהטכנולוגיה המדהימה הזו תמשיך להוביל לתגליות חדשות עוד שנים רבות.

אז צא, חקור וגלה את העולם המדהים של האוטורדיוגרפיה - האפשרויות הן אינסופיות!