華中科技大學(xué)朱?課題組研發(fā)出用于整體器官成像的組織光透明方法FDISCO
科學(xué)子刊《Science Advances》(科學(xué)·進(jìn)展)曾在線發(fā)表了武漢光電國(guó)家研究中心朱?教授課題組的最新研究成果“FDISCO:用于整體器官成像的新型組織光透明方法”(FDISCO: Advanced solvent-based clearing method for imaging whole organs)。此項(xiàng)研究成果有望為生物與醫(yī)學(xué)研究中多種組織器官的三維可視化和定量分析提供重要工具。
(圖1 基于FDISCO透明的小鼠整體器官神經(jīng)與血管成像)
組織光透明技術(shù)可以降低生物組織對(duì)光的散射,讓組織變得“透明”,從而提高光學(xué)成像技術(shù)的成像深度。近年來(lái),組織光透明技術(shù)發(fā)展迅速,它讓我們能在無(wú)需機(jī)械切削的情況下,利用光學(xué)成像實(shí)現(xiàn)對(duì)較大組織的整體成像,高分辨獲取生物組織三維結(jié)構(gòu)信息。然而,現(xiàn)有的光透明方法應(yīng)用于大體積生物組織或整體器官時(shí),成像效果仍不盡人意,其根本原因在于組織透明效果與熒光保存能力難以兼得。
3DISCO是一種基于有機(jī)溶劑的光透明方法,快速而高效,但其透明過(guò)程會(huì)極大淬滅內(nèi)源性熒光蛋白的信號(hào)。朱?教授課題組在該透明方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)調(diào)節(jié)光透明試劑的溫度和酸堿度等條件,發(fā)展了一種新的光透明方法FDISCO。
該方法不僅保留了3DISCO方法透明能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),而且有效克服了其對(duì)熒光衰減的問(wèn)題,并對(duì)多種熒光蛋白和化學(xué)示蹤劑都具有較強(qiáng)的熒光保持能力、且能長(zhǎng)期保存熒光。此外,該方法還具有制備簡(jiǎn)單、快速及使組織收縮的特點(diǎn),與現(xiàn)有常用的組織光透明方法相比,在大體積生物組織透明成像上具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
結(jié)合FDISCO方法與光片照明顯微鏡,該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了小鼠全腦、肌肉、腎臟等多種完整器官的神經(jīng)與血管成像。由于其優(yōu)秀的熒光保持能力,F(xiàn)DISCO方法在透明生物組織的長(zhǎng)期重復(fù)成像和弱熒光信號(hào)成像上具有極大的應(yīng)用價(jià)值。此項(xiàng)研究成果有望為生物與醫(yī)學(xué)研究中多種組織器官的三維可視化和定量分析提供重要工具。
(圖2 透明鼠腦的長(zhǎng)期重復(fù)成像。(a)FDISCO 透明鼠腦的皮層神經(jīng)元在透明后 0、150 和 365天時(shí)的熒光圖像。(b)不同光透明方法處理的神經(jīng)元熒光信號(hào)亮度隨時(shí)間的變化。)
該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃(2017YFA0700501)、國(guó)家自然科學(xué)基金(61860206009, 81870934, 31571002, 81701354, 91749209)、國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金(61721092)、中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2017M612463, 2018T110772)、中央高?;緲I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(2018KFYXKJC026)和武漢光電國(guó)家研究中心主任基金的資助。朱?教授和許彤輝教授為論文通訊作者,駱清銘教授參與指導(dǎo),朱?教授的博士生趙延潔為論文第一作者,俞婷婷博士、博士生張超與李招為共同作者參與相關(guān)工作。
全文鏈接:
http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaau8355
朱?教授簡(jiǎn)介
朱?,華中科技大學(xué)教授,華中科技大學(xué)博士生導(dǎo)師,華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心黨委委員,副主任,成像設(shè)施副指揮長(zhǎng)兼項(xiàng)目總經(jīng)理,中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)。
率先在國(guó)際上開展了在體光透明研究,發(fā)展了高效、安全的皮膚、顱骨光透明方法,能高分辨地獲取皮下/皮層血管結(jié)構(gòu)與功能信息,極大地提升了多種光學(xué)成像在活體應(yīng)用能力。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文140余篇,其中80余篇被SCI、EI收錄(含邀請(qǐng)綜合評(píng)述2篇),參編國(guó)外專著中1章;應(yīng)邀在國(guó)際國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議上做邀請(qǐng)報(bào)告20余次;獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)。
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