真正的x射线视力:透明的大脑准备学习
日本理研大脑科学研究所的研究人员已经开发出一种新技术来创建透明组织可以用来阐明3 d大脑解剖学在非常高的分辨率。发表在自然神经科学,展示了新技术及其在临床实际意义科学通过展示它给了新的见解阿尔茨海默病(AD)斑块。
“光清理技术的有效性可以衡量他们收集准确的三维结构信息的能力,很难通过传统的二维方法,”首席科学家(Atsushi Miyawaki解释道。“在这里,我们实现了这个目标使用一个新的程序,和收集的数据,目前可能解决几个问题关于阿尔茨海默病的病理。而超人的透视眼只是漫画的东西,我们的方法,称为尺度,是一个真正的和实用的方式通过大脑和身体组织。”
近年来,产生透明的组织过程称为光学目前成为许多研究者的目标在生命科学,因为它可能揭示复杂结构的细节我们的身体,器官,cells-both健康和diseased-when结合先进的显微成像技术。以前的方法是有限的,因为透明度过程本身会损害下的结构的研究。
报告的原始配方Miyawaki团队在2011年称为规模基于尿素水溶液中,遭受同样的问题。研究小组花了5年改善原始配方的有效性来克服这个关键的挑战,结果是天平,有许多实际应用的新技术。
“我们的新公式是山梨糖醇的关键因素,一个普通的糖醇,”揭示了Miyawaki。”通过结合与尿素山梨糖醇的比例,我们可以创建透明的大脑以最小的组织损伤,可以处理和荧光免疫组织化学标记技术,和在年老的动物更有效。”
新技术创造透明大脑样本可以存储在尺度解决方案一年多没有损伤。内部结构保持原来的形状和大脑公司足以允许微米厚切片需要更详细的分析。
与光学清算“真正的挑战是在微观层面上,“Miyawaki说,“除了允许组织由光学显微镜可见的,一个实际的解决方案也必须确保准确有效的电子显微镜组织保存。”
在这些测试中,尺度上通过出色地提供清除组织和荧光信号的最佳组合,和Miyawaki相信质量和保护细胞结构被电子显微镜是无与伦比的。
天平的团队设计了一些变异技术,可以同时使用。结合尺度与AbScale-a变异immunolabeling-and ChemScale-a变化荧光化学化合物,生成复合彩色高分辨率的3 d图像的β淀粉样蛋白斑块在老年小鼠阿尔茨海默病的基因小鼠模型开发的理研BSI的Takaomi Saido团队。
展示尺度治疗后可以保留组织,研究人员把3 d可视化技术实际应用的神秘“扩散”斑块在后期看到阿尔茨海默氏症患者的大脑通常使用二维成像探测不到。当前的假设相反,弥漫性斑块被证明不是孤立的,但显示广泛的与小胶质细胞移动细胞周围,保护神经元。
天平的另一个例子的实际应用来自检查激活小胶质细胞的三维位置和β淀粉样蛋白斑块。有些科学家认为活跃的小胶质细胞斑块附近,一个详细的使用尺度结算3 d重建和分析表明,与活跃的小胶质细胞在斑块发展早期发生,但不是在疾病的晚期斑块后积累了。
3 d可视化Aβ斑块(绿色)和血管(红色)在大脑皮层区域从一个20个月大的广告模式鼠标。来源:日本
“清算组织尺度紧随其后的3 d显微镜已经明显的优势超过2 d体视学或免疫组织化学,”州Miyawaki。“我们技术不仅是有用的可视化斑块在阿尔茨海默氏症,但也用于检查正常的神经回路和确定结构变化,描述其他脑部疾病。”
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出版
Miyawaki一et al。天平:光学生物成像清算调色板。《自然神经科学》,2015年9月14日在线发表。doi: 10.1038 / nn.4107
