青科沙龙第88期:一图看清外周神经,Cell Research带来透明包埋技术的连接图谱成像。

2024-03-09 生活常识 关注公众号
    # 透明化包埋技术革新:TESOS引领神经连接图谱三维成像新时代
青科沙龙第88期 | Cell Research-基于透明化包埋技术的外周神经连接图谱成像    ## 引言
青科沙龙第88期 | Cell Research-基于透明化包埋技术的外周神经连接图谱成像    在生物医学领域,科学家们正逐步将二维成像推向三维时代。生命科学的基础研究中,获取完整生物组织介观尺度的三维结构信息至关重要。然而,由于生物组织固有的不透明性,光学成像深度受到严重限制。针对这一难题,组织透明化技术应运而生,通过减少光吸收和散射,使组织变得透明,从而实现深度成像。其中,赵瑚教授团队研发的PEGASOS透明化技术已广受认可,但面对全脑乃至全身神经系统的高分辨率三维成像挑战,仍存在局限。
青科沙龙第88期 | Cell Research-基于透明化包埋技术的外周神经连接图谱成像    ## 技术突破:TESOS透明化包埋法
青科沙龙第88期 | Cell Research-基于透明化包埋技术的外周神经连接图谱成像    ### TESOS诞生背景与原理
青科沙龙第88期 | Cell Research-基于透明化包埋技术的外周神经连接图谱成像    2024年1月3日,北京脑科学与类脑研究所赵瑚教授团队在《Cell Research》杂志发表封面文章,介绍了全新概念的“TESOS透明化包埋”技术。该技术结合了透明化与组织块切割理念,利用含有高折射率介质的新型透明液——以牙科复合树脂单体双酚A乙氧基二丙烯酸酯(BED)与苯甲酸苄酯(BB)为主要成分——对样本进行处理。经过一系列步骤,透明液不仅能使各类软硬组织高度透明,还会在紫外光照射下与组织交联聚合形成坚硬透明的树脂,犹如一块包裹住组织的“生物琥珀”,极大地提升了组织的机械强度和稳定性。
    ### 突破传统限制
    相较于传统的超薄切片技术如fMOST,TESOS技术解决了组织透明度与成像深度的问题。通过设计Magmount装置,实现了大样本高分辨率图像的分层拍摄和精准拼接。研究人员首先对样本表面进行深度成像,然后使用石蜡切片机或磨削方式移除已成像区域,继续对下一层进行拍摄,直至完成整个样本的三维重建。
    ## 实验成果
    ### 高难度任务挑战
    借助TESOS技术,赵瑚教授团队成功完成了对完整成年小鼠全身神经系统(包括外周和中枢神经)在均一微米级分辨率下的三维成像与投射重建。他们不仅揭示了感觉神经元从指尖到脊髓背根神经节的全程连接,还实现了对支配小鼠前爪肉垫的12个感觉神经元个体轴突的追踪与精确重构,这在哺乳动物神经科学研究中尚属首次。
    ## 结论
    TESOS透明化包埋技术以其创新的理念和独特的技术优势,彻底颠覆了传统组织透明化及三维成像方法。它不仅能够提供出色的组织透明度和良好的机械硬度,而且兼容市面上多种商用显微镜系统,大大降低了构建神经连接图谱三维成像的成本和技术门槛。这项研究成果无疑为神经解剖学、神经生物学乃至整个生命科学领域开辟了一条全新的研究路径。

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