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科学家研发新光透技术可观测老年痴呆症病斑

作者:web    文章来源:互联网    点击数:    更新时间:2015-10-9

研究人员研发一种新技术,可以创造出透明组织,用来进行高分辨率3D脑解剖研究。

研究人员研发一种新技术,可以创造出透明组织,用来进行高分辨率3D脑解剖研究。

  据国外媒体报道,日本理研脑科学研究所近日研制出一种被称为ScaleS的山梨糖醇和尿素溶液,通过一种更安全的光透技术,让研究样本变得透明。研究人员认为,用ScaleS处理的透明组织结合三维显微术,比二维体视学和免疫组织化学方法优势明显,可被用来研究老年痴呆症的病斑观测,以及普通神经回路的检查,从而准确定位标示其它脑疾病的结构性变化。

  如今,科学家已经大量运用各种科技手段,对人体内部进行探究,观察研究各种内部组织及器官的活动机制。其中一种手段就是“光透”技术,即通过使人体组织变得透明的方式,利用高级显微术对人体内部精密复杂的活动进程进行观测研究。研究发现,过去的“光透”技术都会对细胞造成损伤。然而,日本研究人员最近不仅创新了一种更安全的研究技术,还研制出可被用来观测老年痴呆症患者大脑内部活动进程的“透明”样本。诸如CT等医学扫描技术,都使用光子穿透研究材料,以捕获其内部活动进程。在紫外光、可见光和近红外光谱下,人体组织会特别不透明,因此要穿透这些细胞,就必须使用一种光透剂让组织变得透明。专家解释说,在光透剂的作用下,皮肤会“从不透明的奶白色变得水一样透明”,并且光可以穿透人体组织。

早在2011年,Miyawaki博士带领的研究小组就宣称,研究出一种被称为Scale的原始“配方”,这是一种以尿素为基础的水溶液,可以使组织变得“透明”,但同时也会给组织造成损伤。接下来几年,研究小组经过不懈地努力,最终研制出一种被称为ScaleS的山梨糖醇和尿素溶液,不但可以使组织变得透明,同时也不会给组织造成任何损伤。图中标示部分为,在老年痴呆症患者脑内发现的成像病斑。

  早在2011年,Miyawaki博士带领的研究小组就宣称,研究出一种被称为Scale的原始“配方”,这是一种以尿素为基础的水溶液,可以使组织变得“透明”,但同时也会给组织造成损伤。接下来几年,研究小组经过不懈地努力,最终研制出一种被称为ScaleS的山梨糖醇和尿素溶液,不但可以使组织变得透明,同时也不会给组织造成任何损伤。图中标示部分为,在老年痴呆症患者脑内发现的成像病斑。

  目前,日本理研脑科学研究所科学家研发一项新技术,可以创造出这种透明组织,用来进行高分辨率三维脑解剖研究。项目主要负责人Atsushi Miyawaki博士解释说:“光透技术的作用在于,可以收集精确的三维结构信息,这是传统的二维手段所无法实现的。如今,我们使用一项新手段实现创造“透明”样本这个目标,并且收集大量数据,以期解决当前有关老年痴呆症病理学的诸多问题。超人的X射线视觉只是动画片里的科幻玩意儿,而我们这项被称为‘ScaleS’的技术可是一个真家伙,它为我们透过大脑和人体组织进行观测提供了一个切实可行的方法。”

  近年来,在生命科学领域,众多科学家都在研究一个共同的课题,即如何创造出一种“透明”组织,因为这个目标的实现意味着有望揭示我们人体、器官和细胞详细复杂的内部结构。一旦与高级显微成像技术相结合,这项技术将大有用处。以前的研究方法局限性很大,因为透明进程本身会损伤结构。早在2011年,Miyawaki博士带领的研究小组就宣称,研究出一种被称为Scale的原始“配方”,这是一种以尿素为基础的水溶液,可以使组织变得“透明”,但同时也会给组织造成损伤。接下来四年,研究小组经过不懈地努力不断改良原始配方,最终研制出一种被称为ScaleS的山梨糖醇和尿素溶液,不但可以使组织变得透明,同时也不会给组织造成任何损伤。Miyawaki博士透露:“我们新配方的关键成分在于山梨糖醇,这是一种普通的糖醇。将山梨糖醇与尿素按正确比例进行配比,我们就可以在几乎零损伤的情况下创造出透明的脑组织,以适用我们的标记技术,这对老年研究也一样有效。”

研究人员先向观众展示了ScaleS是如何保存组织,之后通过三维视图,展现了老年痴呆症患者死掉大脑中神秘的“扩散”病斑。这项技术非常实用,其探测成就是2D成像技术无法匹敌的。

  研究人员先向观众展示了ScaleS是如何保存组织,之后通过三维视图,展现了老年痴呆症患者死掉大脑中神秘的“扩散”病斑。这项技术非常实用,其探测成就是2D成像技术无法匹敌的。

  借助这项新技术,研究人员可以创造出透明的大脑样本,并可在不损伤样本的情况下将其在溶液中保存一年多。由于大脑结构足够坚固,研究人员可以对其进行微米级切片,以进行更细致的分析研究。Miyawaki博士补充说:“光透技术的真正挑战在于微观层面。除了允许通过光显术观察组织外,还需要一种可确保组织保存完好的实用溶液,以保证对组织进行有效的电子显微镜检查。”研究人员先向观众展示了ScaleS是如何保存组织,之后通过三维视图,展现了老年痴呆症患者死掉大脑中神秘的“扩散”病斑。这项技术非常实用,其探测成就是二维成像技术无法匹敌的。

  与当前假设相反的是,扩散病斑并不是孤立的,它们与小神经胶质广泛相联。小神经胶质细胞是中枢神经系统中最小的一种胶质细胞,是普通的免疫细胞,可以保护大脑免于损伤以及免于大脑疾病再生。Miyawaki博士指出:“用ScaleS处理的透明组织结合三维显微术,很显然比二维体视学和免疫组织化学方法具备明显优势。我们的这项新技术将不但有助于研究老年痴呆症的病斑观测,还有助于检查普通的神经回路,准确定位标示其它脑疾病的结构性变化。”



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