In-vivo hızlı doğrusal olmayan mikroskopi, zebra balığı larvalarının beynindeki moleküler motor dengesizliklerinin neden olduğu hızlı aksonal taşımanın bozulmasını ortaya koymaktadır.
Mikrotübüller boyunca moleküler motorlar tarafından yük taşınması, ökaryotik hücrelerin, özellikle aksonal taşıma kusurlarının nörodejeneratif hastalıkların erken patolojik özelliklerini oluşturduğu nöronların işlevi için gereklidir. Esas olarak motor ve duyu nöronlarında çalışılan aksonal taşıma, uygun in vivo araçların yokluğunda beynin nöronlarında karakterize etmek hala zordur. Burada, zebra balığı (Zf) larvalarının beyin nöronları tarafından endositozlanan potasyum titanil fosfat (KTP) nanokristallerinin ikinci harmonik nesil (SHG) sinyalini izleyerek hızlı aksonal taşımayı ölçtük. Zf larvalarının optik yarı saydamlığı ve nanoKTP SHG’nin mükemmel fotostabilitesi sayesinde, Zf beyninde saniyede 20 kare (≈90 μm × 60 μm boyutunda) gibi yüksek bir tarama hızı elde ettik. Çalışmamızı, bilinen polarizasyonun aksonlarında endolizozomal vezikül taşınımına odakladık, kinesin ve dynein motorlu yer değiştirmelerini ayrı ayrı analiz ettik. Testimizi doğrulamak için, dynein veya kinesin 1’in fonksiyon kaybı mutasyonlarını veya dynein inhibitörü dynapirazol’ü kullandık ve birkaç taşıma parametresini ölçtük. Dinapirazolün nanoKTP mobil fraksiyonu ve retrograd çalışma uzunluğunu tutarlı bir şekilde azalttığını, kinesin 1 mutantlarında retrograd çalışma uzunluğunun arttığını başarılı bir şekilde gösterdik. NanoKTP SHG yönlü emisyondan yararlanarak, vezikül oryantasyonunun dalgalanmalarını da ölçtük. Böylece, doğrusal olmayan tepkiye sahip nanokristallerin endositozunu, hızlı iki foton mikroskopisini ve yüksek verimli analizleri birleştirerek, bir omurgalı beyninde hızlı aksonal taşımayı in vivo olarak ince bir şekilde izleyebilir ve ince aksonal taşıma değişikliklerini ortaya çıkarabiliriz. Modelimizde elde edilen yüksek uzaysal-zamansal çözünürlük, hastalık modelleriyle ilişkili aksonal taşıma bozukluğunu tam olarak araştırmakla ilgili olabilir.
