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Nature子刊日本科学家找到新溶液充当大脑解剖学的调色盘

发布时间:2019-06-19 17:53:47 阅读: 来源:帆船厂家

养生之道网导读:由于生物组织对光的吸收和多重散射,大大削弱了光到达组织内部的效率,限制了光在生物组织和血液中的穿透深度,从而局限了光学检测技术在生命科学领域的应用范围。

光学检测技术比较与传统的X射线计算层析、核磁共振和超声成像,具有高分辨率、低成本等明显优势,但是由于生物组织对光的吸收和多重散射,大大削弱了光到达组织内部的效率,限制了光在生物组织和血液中的穿透深度,从而局限了光学检测技术在生命科学领域的应用范围。

近年来,通过化学试剂处理生物组织已达到降低组织对光的多重散射,实现光穿透组织内部的目标,这个过程涉及的技术称为光透明技术。当光透明技术与先进的显微成像技术结合时,具有揭示人体器官、细胞精密结构的潜能。但是过去的处理方式容易损坏组织、细胞结构,存在弊端。

日本RIKEN大脑科学研究所研究人员近期研发出一种光透明技术的新方法,能够确保处理过程不损坏组织结构,有重大突破。借助该技术,研究人员已获得高分辨率3D版大脑解剖结构,以此模型为研究对象,对阿尔兹海默症有了新见解。相关研究成果于9月14日在线发表在《NatureNeuroscience》期刊。

ScaleS:溶液配方,助力组织“透明化”

RIKEN大脑科学研究所首席科学家AtsushiMiyawaki所在的研究团队早在2011年研发出一种混有尿素的溶液,用于浸泡生物组织,却因为会破坏组织结构而败北。随后,研究团队历时近5年时间改善原配方,最终研发出ScaleS,能够不破坏结构地浸泡组织。

ScaleS,通过尿素与山梨糖醇调和正确比例,可以存储组织,且维持尽可能小的组织损伤。ScaleS可以辅助荧光免疫组织和化学标记技术,应用于年老生物组织的处理和分析。

大脑样本可以存储在ScaleS溶液中长达一年之久,且内部结构仍保持有原来的形状,大脑组织可用于微米切片,用于更详细的分析。ScaleS成功之处还在于,它能够让生物组织与荧光信号结合,用于电子显微镜分析。

Nature子刊日本科学家找到新溶液充当大脑解剖学的调色盘

研究团队还研发出不同版本的Scale技术,可以同时使用。ScaleS通过与AbScale(类似于免疫标记)、ChemScale(类似于荧光化合物)结合,共同处理生物样本后,可以获得多色高分辨率的3D显微图像,类似于“调色盘”。

ScaleS应用实例:阿尔兹海默症致病机理新发现

研究人员运用该技术处理患阿尔兹海默症的老年老鼠大脑,以此为模型研究β-淀粉样蛋白的致病机理。结果发现,β-淀粉样蛋白沉淀斑块不是孤立的,而是广泛地与小神经胶质细胞相连。这个新发现与之前的研究相悖。

为了弄清楚原因,研究人员分析激活的小胶质细胞和β-淀粉样蛋白版块的三维位置,发现淀粉样蛋白斑块形成初期就与小神经胶质细胞相连,而不是在疾病晚期斑块形成之后。这一新发现,对于阿尔兹海默症的治疗提供了新的指示,证明发病初期的药物医疗和护理很重要。

Miyawaki博士指出,3D显微镜结合ScaleS的优势远超2D体视学或者免疫组织化学技术。这项新技术将不仅仅用于阿尔兹海默症可视化斑块的研究,也能够用于检测正常的神经回路,明确其他脑部疾病相关的脑结构变异。

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