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瑞思坦生物吴武田教授联合港大、伦敦帝国学院课题组共同开发出人类大脑组织三维显微造影新技术

日期: 2018-04-27
浏览次数: 835

 瑞思坦生物吴武田教授联合港大、伦敦帝国学院课题组共同开发出人类大脑组织三维显微造影新技术


       瑞思坦生物首席技术总监、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院副院长吴武田教授联合香港大学六年级医科学生黎曦明先生、香港大学—伦敦帝国学院联合博士生廖敬伦博士等科研人员在人类大脑组织显微造影方面取得新突破。相关研究结果于2018年3月14日发表在《自然》杂志旗下子刊《Nature Communications》上,论文题为“Next generation histology methods for three-dimensional imaging of fresh and archival human brain tissues”。

       要了解大脑如何运作,科学家需要追踪神经细胞如何在健康和疾病状态下,连接以形成神经环路。传统上,科学家将脑组织连续切成薄片,并在每个切片上追踪切断的神经丝,再重组成为一个神经环路。可是,每个神经细胞在三维空间上又长又幼,使用这种方法难以完全重组整个神经环路。近年,一种新技术可以把脑组织透明化,从而避免将组织切片。透明化技术可以高解像地把神经元环路完整呈现。虽然这种技术对显现老鼠的脑组织非常有效,可是小鼠和人类大脑之间存在根本上的差异,要将这方法应用于人类大脑组织仍是一大挑战。

       为了克服这些障碍,该团队开发了一种新的组织透明化溶液OPTIClear。研究人员先将脑标本用福尔马林液浸透,然后将脑标本在特定的温度下进行萤光漂染,再泡浸在OPTIClear 把脑组织透明化。OPTIClear选择性地调整组织的光学特性而不损坏或改变其结构成分。该团队证明了OPTIClear能与萤光漂染和其他组织处理方法相兼容,组合成一个简单又多功能的人脑组织显微造影技术,可清晰显示神经细胞、胶质细胞和血管的三维空间细微结构。例如,该团队对人类脑干多巴胺能神经细胞在毫米级别进行了三维形态分析,并仅在5天内就对人类前脑 (basal forebrain) 中3,000多个巨神经细胞进行成像。这如果使用传统方法除了非常费力,而且至少需要3周时间。由于多个神经和精神疾病如痴呆和抑郁症都涉及这些神经细胞的异变,即是表明这种新方法可应用于未来对这些疾病的研究与诊断。更值得注意的是,OPTIClear也可用于封存 (超过 30年) 了的临床标本。


 瑞思坦生物吴武田教授联合港大、伦敦帝国学院课题组共同开发出人类大脑组织三维显微造影新技术

使用三维显微造影新技术下呈现的人类运动皮层神经元环路


       该团队希望这种简单的方法有助科学家对人体组织的研究,从而加速阐明多种脑部疾病中的神经环路机制。该研究的联席领导者、瑞思坦生物首席技术总监吴武田教授表示:“我们希望对大脑的连接和环路有更好的了解,这将有助于揭示常见脑退化疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的病理机制及早期诊断。”关于该项目的未来发展,香港大学医学院学生、该研究的首席研究员黎曦明先生说:“原则上,这方法也适用于其他人体器官和临床标本。我们希望这种技术也可以用于研究其他疾病,并最终帮助我们揭开人体的奥秘。”

       这项研究由香港政府RGC和HMRF基金、香港脊髓损伤基金会、英国神经病理学协会、英国阿尔茨海默氏症研究和英国帕金森氏症研究所的创新基金资助。

|论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03359-w


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