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315电影网生物吳武田教授聯合港大、倫敦帝國學院課題組共同開發出人類大腦組織三維顯微造影新技術

日期: 2018-04-27
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 315电影网生物吳武田教授聯合港大、倫敦帝國學院課題組共同開發出人類大腦組織三維顯微造影新技術


       315电影网生物首席技術總監、暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院副院長吳武田教授聯合香港大學六年級醫科學生黎曦明先生、香港大學—倫敦帝國學院聯合博士生廖敬倫博士等科研人員在人類大腦組織顯微造影方麵取得新突破。相關研究結果於2018年3月14日發表在《自然》雜誌旗下子刊《Nature Communications》上,論文題為“Next generation histology methods for three-dimensional imaging of fresh and archival human brain tissues”。

       要了解大腦如何運作,科學家需要追蹤神經細胞如何在健康和疾病狀態下,連接以形成神經環路。傳統上,科學家將腦組織連續切成薄片,並在每個切片上追蹤切斷的神經絲,再重組成為一個神經環路。可是,每個神經細胞在三維空間上又長又幼,使用這種方法難以完全重組整個神經環路。近年,一種新技術可以把腦組織透明化,從而避免將組織切片。透明化技術可以高解像地把神經元環路完整呈現。雖然這種技術對顯現老鼠的腦組織非常有效,可是小鼠和人類大腦之間存在根本上的差異,要將這方法應用於人類大腦組織仍是一大挑戰。

       為了克服這些障礙,該團隊開發了一種新的組織透明化溶液OPTIClear。研究人員先將腦標本用福爾馬林液浸透,然後將腦標本在特定的溫度下進行螢光漂染,再泡浸在OPTIClear 把腦組織透明化。OPTIClear選擇性地調整組織的光學特性而不損壞或改變其結構成分。該團隊證明了OPTIClear能與螢光漂染和其他組織處理方法相兼容,組合成一個簡單又多功能的人腦組織顯微造影技術,可清晰顯示神經細胞、膠質細胞和血管的三維空間細微結構。例如,該團隊對人類腦幹多巴胺能神經細胞在毫米級別進行了三維形態分析,並僅在5天內就對人類前腦 (basal forebrain) 中3,000多個巨神經細胞進行成像。這如果使用傳統方法除了非常費力,而且至少需要3周時間。由於多個神經和精神疾病如癡呆和抑鬱症都涉及這些神經細胞的異變,即是表明這種新方法可應用於未來對這些疾病的研究與診斷。更值得注意的是,OPTIClear也可用於封存 (超過 30年) 了的臨床標本。


 315电影网生物吳武田教授聯合港大、倫敦帝國學院課題組共同開發出人類大腦組織三維顯微造影新技術

使用三維顯微造影新技術下呈現的人類運動皮層神經元環路


       該團隊希望這種簡單的方法有助科學家對人體組織的研究,從而加速闡明多種腦部疾病中的神經環路機製。該研究的聯席領導者、315电影网生物首席技術總監吳武田教授表示:“我們希望對大腦的連接和環路有更好的了解,這將有助於揭示常見腦退化疾病如阿爾茨海默病和帕金森病的病理機製及早期診斷。”關於該項目的未來發展,香港大學醫學院學生、該研究的首席研究員黎曦明先生說:“原則上,這方法也適用於其他人體器官和臨床標本。我們希望這種技術也可以用於研究其他疾病,並最終幫助我們揭開人體的奧秘。”

       這項研究由香港政府RGC和HMRF基金、香港脊髓損傷基金會、英國神經病理學協會、英國阿爾茨海默氏症研究和英國帕金森氏症研究所的創新基金資助。

|論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03359-w


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