透明的果蝇

动物的神经系统可以被切成薄层研究,然而这就不可避免地导致细胞结构的破坏组织。分析复杂的神经连接是几乎不可能的。更优雅的方法是所谓的光学“清算”的各种组织使用化学过程,使动物透明。有趣的结构组织可以选择性地标记和分析。

维也纳大学的技术,清除方法已经被开发出来,可以应用于昆虫,这是一个特别困难的任务。用一种改进的纸张显微镜(所谓的超显微镜),现在可以形象大神经组织样本和拍摄高分辨率的图像复杂的神经网络,用荧光标记分子。新方法已经发表在《自然通讯”。

荧光分子

“我们可以学到很多关于动物的神经系统,通过基因工程方法,将特殊分子插入到神经组织,然后可以发出荧光,”马克Pende说你维恩(维也纳)的博士生。最大的问题是如何将这些荧光分子成像,并且不会对人体造成任何伤害。

使用一个方法ultramicroscopy取得了巨大的成功。透明的组织与激光束照明,这是扩大了特殊的光元素,创建一个二维平面上的光。这个表面穿透组织,照亮那些完全在平面上的荧光分子。一层一层地,这种纸张的组织进行分析,建立一个三维模型的二维框架在电脑上。

“我们专注于果蝇果蝇的特别感兴趣,因为它是研究神经系统。不幸的是,它是特别困难的,开发一个合适的结算方法,昆虫,”马克Pende解释道。”组织成为透明的,它必须接受特殊的化学物质,这些化学物质在昆虫组织总是摧毁了荧光分子直到现在。”In addition, insect tissue contains chitin, which can hardly be made transparent. Also, drosophila has particularly robust pigments in it its eyes.

超显微镜的果蝇头的特写镜头。信贷:你维恩/ Marko Pende

你维恩(维也纳),研究团队一起维也纳大学的医科大学,成功地找到一种使果蝇完全透明的不破坏荧光标记分子。这是改进的化学混合物的帮助下实现的。“这是一个重要的一步果蝇研究社区,”托马斯·胡默尔的神经生物学教授说(维也纳大学)。

这些照片是通过开创性Saiedeh光学研究Saghafi (TU维恩)。她能显著提高超显微镜:纸张,与飞机照一层一层地,曾经是约10微米厚。改进的超显微镜现在只生产统一light-sheets 3μm厚度大区域。此外,显微镜是配备了一个额外的镜头,从而改变焦点,就像一副眼镜:“到目前为止,我们只会专注于组织的外部区域,现在我们可以centimeter-deep调查组织,仍然得到大幅图片,”教授说Hans Ulrich Dodt头系的生物电子学(TU维恩)。“这将使令人印象深刻的高分辨率图像,这将给我们重要见解果蝇神经系统的工作方式。”

连接体和果蝇的行为

这项新技术现在应该有助于研究果蝇的所谓的“连接体”。连接体是互联的安排整个神经系统,动物的“电气线路图”。这个线路图可以与果蝇的行为模式。

此外,果蝇是理想的分析基因导致人类神经退行性疾病,如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症。透明的苍蝇现在提供一个独特的机会来了解各领域的复杂变化的神经系统在神经退化。

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参考:Pende, M。贝克尔,K。万尼,M。、Saghafi年代。考尔,R。哈恩,C。,…Dodt H.-U。(2018)。高分辨率ultramicroscopy光学的发展和成人神经系统清除黑腹果蝇。自然通讯,9 (1),4731。https://doi.org/10.1038/s41467 - 018 - 07192 - z