染色技术让研究人员可视化整个大脑和身体

日本一个研究小组建立了一个优化的三维(3 d) tissue-staining和观测技术基于现有组织清除技术。发表在自然通讯,研究如何使用这项新技术细节染色组织和标签细胞在老鼠的大脑,人类的大脑,和全绒猴的身体。这种技术将允许详细的解剖分析和器官比较物种之间在细胞水平。

组织清算允许3 d使用光学显微镜观察器官。2014年,一个研究小组由Etsuo Susaki和Hiroki建筑师理研生物系统动力学研究中心(BDR)在日本开发了一个3 d组织清算技术称为立方,可以形象的整个身体在单细胞水平通过组织透明。

虽然组织清算可以导致的图像,本身没有太多的科学价值。为了让组织清算有意义,科学家需要能够污点和标签特定的组织和细胞类型,然后可以研究。这需要一个系统,使用广泛的染色剂和抗体。尽管几种类型的3 d染色和标记方法已经尝试,没有通用的足够了。

意识到他们需要一个更好的理解的身体组织,BDR研究团队和他们的同事进行详细的物理和化学分析。他们发现,生物组织可以被定义为一种电解质凝胶。

他们发现基于组织属性,他们建造了一个筛选系统检查一系列条件使用人工凝胶,可以模拟生物组织。通过分析人工凝胶的染色和抗体标记与立方,他们能够建立一个微调,多功能3 d-staining /成像方法,名叫CUBIC-HistoVIsion。通过使用这种优化系统与高速三维显微成像,他们成功地染色和成像整个大脑的鼠标,半绒猴的大脑和人类大脑组织的平方厘米。全身的3 d成像一个婴儿狨猴也是成功的。系统运行正常约有30种不同的抗体和核染色剂,使其可用于科学家在许多不同的领域,从研究大脑研究肾功能。

系统可用于多种用途,其中一个是比较物种间器官解剖特点。CUBIC-HistoVIsion显示血管的总体布局模式小鼠和狨猴的大脑非常相似,因此可能进化保留。同时,他们发现,神经胶质细胞分布在大脑小脑之间的不同人类,老鼠,和狨猴。作者推测,这些神经胶质模式的差异可能导致物种之间的著名的小脑的结构差异。

”我们的研究中所开发的3 d染色法超过典型的染色方法的性能迄今为止出版,目前是世界上最好的方法,“Susaki说。“它还提供了一个范式转变发展的组织化学方法,如染色的建设协议基于组织属性。这些结果将有助于理解生物系统的器官和生物尺度,和改进的诊断准确性和客观性的3 d临床病理学检查。”

参考

Susaki等。(2020)。多功能器官/身体染色和生物组织成像基于electrolyte-gel属性。自然通讯。DOI:https://doi.org/10.1038/s41467 - 020 - 15906 - 5

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