Введение

Рентгеновский снимок, полученный путем регистрации излучения, испускаемого образцами, на фотографических пластинах.

Авторадиограмма – это изображение на рентгеновской пленке или ядерной эмульсии, образованное рисунком распада излучения (например, бета-частиц или гамма-лучей) из распределения радиоактивного вещества. В качестве альтернативы, авторадиограмма может быть представлена и в виде цифрового изображения (цифровая авторадиография) благодаря недавним разработкам сцинтилляционных газовых детекторов или систем фосфоризации на основе редкоземельных элементов. Пленка или эмульсия прижимается к меченному срезу ткани для получения авторадиограммы (также называемой авторадиографией). Приставка "авто-" указывает на то, что радиоактивное вещество находится внутри образца, в отличие от историорадиографии или микрорадиографии, где образец маркируется с использованием внешнего источника. Некоторые авторадиограммы можно исследовать под микроскопом для определения местоположения серебряных зерен (например, внутри или снаружи клеток или органелл), при этом этот процесс называется микроавторадиографией. Например, микроавторадиография использовалась для изучения того, метаболизируется ли атразин роголистником или эпифитными микроорганизмами в биопленке, окружающей растение.

Приложения

В биологии этот метод может быть использован для определения локализации радиоактивного вещества в тканях (или клетках), будь то введенное в метаболический путь, связанное с рецептором или ферментом, или гибридизованное с нуклеиновой кислотой. Области применения авторадиографии разнообразны – от биомедицинских до экологических наук и промышленности.

Рецепторная авторадиография

Использование радиомаркированных лигандов для определения распределения рецепторов в тканях называется авторадиографией рецепторов in vivo или in vitro, в зависимости от того, вводится ли лиганд в кровоток (с последующим удалением ткани и ее секционированием) или наносится непосредственно на срезы ткани, соответственно. После определения плотности рецепторов, авторадиография in vitro также может быть использована для определения анатомического распределения и аффинности радиомаркированного препарата к рецептору. Для проведения авторадиографии in vitro радиолиганд наносили непосредственно на замороженные срезы ткани без введения субъекту. Таким образом, она не позволяет полностью отследить распределение, метаболизм и деградацию вещества в живом организме. Однако, поскольку мишень в криосекциях широко доступна и может непосредственно контактировать с радиолигандом, авторадиография in vitro остается быстрым и простым методом скрининга кандидатов в лекарственные средства, а также лигандов для ПЭТ и СПЭТ. Лиганды обычно маркируют изотопами 3H (тритий), 18F (фтор), 11C (углерод) или 125I (радиойод). В отличие от in vitro, ex vivo авторадиография проводится после введения радиолиганда в организм, что позволяет уменьшить артефакты и приблизиться к условиям внутренней среды. Распределение РНК-транскриптов в срезах ткани с использованием радиомаркированных комплементарных олигонуклеотидов или рибонуклеиновых кислот ("рибозондов") называется гистохимией in situ с использованием гибридизации. Радиоактивные предшественники ДНК и РНК, [3H] тимидин и [3H] уридин соответственно, могут вводиться в живые клетки для определения времени протекания различных фаз клеточного цикла. Также возможно определение локализации последовательностей РНК- или ДНК-вирусов. Эти зонды обычно маркируют изотопами 32P, 33P или 35S. В области поведенческой эндокринологии авторадиография может использоваться для определения поглощения гормонов и определения локализации рецепторов; животному может быть введен радиомаркированный гормон, или исследование может проводиться in vitro.

Скорость репликации ДНК

Скорость репликации ДНК в клетке мыши, растущей в культуре in vitro, была измерена авторадиографией и составила 33 нуклеотида в секунду. Скорость удлинения ДНК фага T4 в E. coli, инфицированной фагом, также была измерена авторадиографией и составила 749 нуклеотидов в секунду в период экспоненциального роста ДНК в .

Обнаружение фосфорилирования белков

Фосфорилирование — это посттрансляционное присоединение фосфатной группы к определенным аминокислотам белков, и такая модификация может существенно изменить стабильность или функцию белка в клетке. Фосфорилирование белка можно обнаружить на авторадиографии после инкубации белка in vitro с соответствующей киназой и γ³²P-АТФ. Радиоактивный фосфат последнего включается в белок, который выделяют с помощью SDS-PAGE и визуализируют на авторадиографии геля. (См. рисунок 3 в недавнем исследовании, демонстрирующем, что CREB-связывающий белок фосфорилируется HIPK2.)

Обнаружение движения сахара в растительной ткани

В физиологии растений авторадиография может быть использована для определения накопления сахаров в тканях листьев. Накопление сахаров, в контексте авторадиографии, позволяет описать стратегию загрузки флоэмы, используемую растением. Например, если сахара накапливаются в мелких жилках листа, можно предположить, что у листьев немного плазмодесматических соединений, что указывает на апопластический транспорт или активную стратегию загрузки флоэмы. Сахара, такие как сахароза, фруктоза или маннитол, ме́тятся радиоактивным изотопом [14C], а затем поглощаются тканями листа посредством простой диффузии. После этого ткани листа подвергаются воздействию авторадиографической пленки (или эмульсии) для получения изображения. На изображениях будут видны отчетливые рисунки жилок, если накопление сахаров сосредоточено в них (апопластический транспорт), или изображения будут иметь зернистую структуру, если накопление сахаров равномерно распределено по всему листу (симпластический транспорт).

Другие методы

Этот авторадиографический подход отличается от таких методов, как ПЭТ и СПЭКТ, где точная трехмерная локализация источника излучения достигается благодаря тщательному использованию коинцидентного счета, гамма-счетчиков и других приборов. Криптон-85 используется для контроля авиационных компонентов на предмет мелких дефектов. Криптону-85 дают проникнуть в небольшие трещины, а затем его присутствие обнаруживают с помощью авторадиографии. Метод называется "визуализация проникающим газом криптона". Газ проникает в более мелкие отверстия, чем жидкости, используемые при дефектоскопии проникающими красителями и флуоресцентной дефектоскопии.

Непреднамеренное воздействие

Задача радиоактивного обеззараживания после ядерного испытания "Бейкер" на атолле Бикини в рамках операции "Крестовый путь" в 1946 году оказалась гораздо сложнее, чем предполагали ВМС США. Несмотря на то, что бесперспективность этой задачи стала очевидной и опасность для персонала, занимающегося очисткой, возрастала, полковнику Стаффорду Уоррену, ответственному за радиационную безопасность, было трудно убедить вице-адмирала Уильяма Х. П. Бланди отказаться от очистки и, следовательно, от уцелевших кораблей-мишеней. 10 августа Уоррен показал Бланди авторадиографию, полученную с помощью рыбы-хирурга из лагуны, которую оставили на фотопластинке на ночь. Пленка была засвечена альфа-излучением, исходившим от чешуи рыбы, что свидетельствовало о том, что плутоний, подобно кальцию, распространился по всему организму рыбы. Бланди немедленно отдал приказ прекратить все дальнейшие работы по дезактивации. Уоррен написал домой: "Авторентген рыбы сработал".