發(fā)布日期：2018-03-19

令人驚嘆的人腦組織3D版。圖片來源: Imperial College London

　　英國帝國理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種突破性的成像技術(shù)，該技術(shù)以前所未有的細(xì)節(jié)揭示出大腦極其精細(xì)的結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)研究結(jié)果近日發(fā)表在《Nature Communications》上。

　　下一代技術(shù)讓研究人員能夠生成活體大腦組織樣本的3D圖像，這使得人們得以在微觀層面上看到人類大腦令人驚嘆的照片。

　　這項(xiàng)成果由帝國理工學(xué)院和香港大學(xué)的科學(xué)家們合作完成。他們相信，這項(xiàng)技術(shù)能夠幫助闡釋很多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基礎(chǔ)機(jī)制，為全世界數(shù)百萬人帶來福音。

　　對大腦組織成像的傳統(tǒng)方法是，將小塊大腦組織切成超薄切片，再給切片著色，從而觀察到人們感興趣的特征，比如蛋白質(zhì)，或其他與疾病相關(guān)的生物標(biāo)記。

　　然而近年來，分子標(biāo)記技術(shù)的進(jìn)步和激光顯微鏡的可用性使研究人員開發(fā)出了現(xiàn)代組織清理技術(shù)。這些技術(shù)使大腦組織變得透明，讓研究人員能夠觀察到三維解剖結(jié)構(gòu)。然而，這些技術(shù)最初被開發(fā)用于嚙齒動物的大腦組織，很少用于研究人類大腦。

微觀的大腦結(jié)構(gòu)。上圖：小腦的橫截面。下圖：相同樣本的一小塊的內(nèi)部圖像，展示了大腦細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。

圖片來源：Imperial College London

　　很多問題都圍繞著人類大腦的獨(dú)特性質(zhì)，以及大腦組織死亡后的保護(hù)和處理過程。為了克服這些問題，這個由3名醫(yī)學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種名為OPTIClear的新型組織清理技術(shù)，使得多種分子標(biāo)記技術(shù)都可以用于活體人類大腦組織的3D可視化。

　　利用這種新方法，他們能夠給神經(jīng)細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、血管以及其他病理標(biāo)志染色，比如存在于阿爾茲海默癥患者大腦中的tau蛋白質(zhì)纏結(jié)，細(xì)節(jié)極其清晰，研究人員可以在三維空間中將它們關(guān)聯(lián)起來。

　　帝國理工學(xué)院的英國帕金森癥大腦生物庫的科學(xué)家Steve Gentleman說：“這些技術(shù)使我們能夠以驚人的細(xì)節(jié)揭示出人類大腦的微觀結(jié)構(gòu)。”

OPIClear技術(shù)使得研究人員能夠“看穿”組織（左圖：處理前；右圖：處理后）。

圖片來源：Imperial College London

　　他補(bǔ)充說：“通過在實(shí)驗(yàn)室中使用此類工具，我們能夠使細(xì)胞互相作用的三維過程可視化，更加了解影響大量患者生活的神經(jīng)退行性疾病發(fā)生時受損的通路和連接的信息。我們要感激大腦捐贈者和他們的家庭，是他們使得這項(xiàng)研究成為可能，他們的無私精神值得我們尊重。”

阿爾茲海默癥患者大腦中的tau蛋白質(zhì)纏結(jié)。圖片來源：Imperial College London

　　據(jù)研究人員介紹，該方法相對便宜，時間效率很高且易于實(shí)施，很可能成為未來技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

　　他們希望，在微觀層面上更好地理解大腦中的連接和和回路將幫助我們深入了解常見神經(jīng)退行性大腦疾病的病理學(xué)原理，如阿爾茲海默癥和帕金森癥。

樹突棘，大腦細(xì)胞軸突尾部的突出物，它使得信號能夠在細(xì)胞中傳遞。圖片來源： Imperial College London

來源：中國生物技術(shù)網(wǎng)