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新的染色技术可视化整个器官和身体

RIKEN的研究团队已基于现有的组织清除技术建立了优化的三维(3D)组织染色和观察技术。该研究发表在《自然通讯》上,详细介绍了该新技术如何用于对小鼠大脑,人脑和整个mar猴体内的组织进行染色和标记细胞。该技术将允许在细胞水平上进行物种之间的详细解剖分析和全器官比较。

组织清除允许使用光学显微镜对器官进行3D观察。2014年,日本RIKEN生物系统动力学研究中心(BDR)的Sutsuaki Etsuo Susaki和Ueda Hiroki Ueda领导的研究团队开发了一种称为CUBIC的3D组织清除技术,该技术可以通过制作组织在单细胞水平上对整个身体进行成像透明。

尽管组织清除可以产生奇妙的图像,但其本身并没有太多的科学价值。为了使组织清除有意义,科学家需要能够对特定的组织和细胞类型进行染色和标记,然后可以对其进行研究。这就需要一种能与多种染色剂和抗体一起使用的系统。尽管已经尝试了几种类型的3D染色和标记方法,但是没有一种方法具有足够的通用性。

BDR团队及其同事意识到他们需要对身体组织有更好的了解,因此进行了详细的物理和化学分析。他们发现生物组织可以定义为一种电解质凝胶。

根据他们发现的组织特性,他们构建了一个筛选系统,以使用可以模拟生物组织的人造凝胶检查一系列疾病。通过使用CUBIC分析人造凝胶的染色和抗体标记,他们能够建立一种经过微调的通用3D染色/成像方法,他们将其命名为CUBIC-HistoVIsion。通过将这种优化的系统与高速3D显微成像配合使用,他们成功地对小鼠的整个大脑,半half猴的大脑和一平方厘米的人脑组织进行了染色和成像。婴儿mar猴的全身3D成像也很成功。该系统可与约30种不同的抗体和核染色剂很好地配合使用,从而使其对从研究大脑到研究肾功能的许多不同领域的科学家都非常有用。

该系统可用于许多目的,其中之一是比较物种之间的全器官解剖特征。CUBIC-HistoVIsion揭示,小鼠和mar猴大脑中血管的总体分布模式非常相似,因此可能在进化上得以保留。同时,他们发现人,小鼠和mar猴的大脑小脑胶质细胞分布有所不同。作者推测,胶质细胞模式的这些差异可能导致物种间小脑的众所周知的结构差异。

Susaki说:“我们研究中开发的3D染色方法超越了迄今为止已发表的典型染色方法的性能,并且是目前世界上最好的方法。”“它还为组织化学方法的开发提供了范式转变,例如基于组织特性的染色方案的构建。这些结果有望有助于对器官和生物体规模的生物系统的理解和改进。 3D临床病理检查的诊断准确性和客观性”。

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