研究进展

当前位置 : 首页 > 研究 > 研究进展

浙江大学基础医学院龚薇研究员团队在PNAS发文提出一种超快通用型光学清除技术

编辑: 时间:2019年05月21日 访问次数:1583

      北京时间2019518日,浙江大学医学院神经科学研究中心龚薇研究员团队在《PNAS》上发表题为“Ultrafast optical clearing method for three-dimensional imaging with cellular resolution”的研究论文。


      该研究研发了一种具有完全自主知识产权的超快速光学清除技术(FOCM),可在2分钟内实现对较厚脑切片的透明化处理。该技术具备简单易用、无毒无害、适合多种染色、荧光保留持久、处理后无组织形变等特点,实现了透明技术的通用化。采用该技术后,即使只用低配置的光学显微镜,也能实现厚样本的三维高分辨重构,可极大地降低科研成本,有望进一步推动我国生命科学,尤其是脑科学的发展。

光学清除技术,又称为组织清除或透明脑技术,是利用多种有机化合物或离子去污剂的混合试剂对脑组织进行处理,使其光学特性发生改变,由强散射介质转变为弱散射介质,使其透光性显著增强,从而提高光学显微镜的成像深度,有利于实现对生物组织的三维重建和对样本空间结构的解析。

传统的光学清除技术存在诸如长达数小时的处理时间长、试剂毒性大、荧光淬灭、组织形变、操作复杂等问题。龚薇研究员团队设计开发了一种具有自主知识产权的新型超快速光学清除方法FOCM,其特点为:1)相较于传统几天甚至几星期的处理时间,实现只需几分钟的超快速组织透明,为快速三维脑成像提供了新方法;2)相较于传统光学清楚技术操作复杂、试剂有毒性等难点,本方法采用常用的无毒试剂配制,可作为一种封片剂将试剂滴加于样本上,一步即可完成组织的透明,操作非常简单;3)具有优秀的荧光保留特性,相关测试实验表明,处理后样本11天之后仍能保留86%的荧光强度;4)克服了传统光学清除技术易造成组织膨胀或皱缩的特性,很好的保留了样本的组织形态,有利于实现生物组织的三维重构与解析。本方法具有自主知识产权,相关研究成果已授权专利2项(国家发明专利,CN201610613120.8,授权日:2019.04.30;实用新型专利,CN201720006793.7,授权日:2017.08.04),已公示一项(国家发明专利,CN201710004726.6,公示日:2017.05.17)。


利用此方法龚薇研究员团队实现了对脑组织星形胶质细胞、小胶质细胞以及血管神经元和星形胶质细胞链接的三维重构,同时完成了对下丘脑室旁核(PVH)针对不同刺激响应的神经元分布的三维空间统计。

PNAS》的评审专家对这一研究给予了高度评价,“这种方法可能对脑连接组的大规模解剖学分析产生巨大影响(huge impact on large-scale anatomical analysis of brain connectome)”;“与之前报道的组织清除方法相比,该方法显着缩短了制备时间,更好地保留了荧光,并改善了成像深度”。

该研究得到了浙江大学段树民院士、胡海岚教授,华中科技大学朱丹教授、俞婷婷副研究员,新加坡国立大学Hanry Yu教授,医学院公共技术平台和神经科学研究中心公共技术平台等的大力帮助,受到科技部973项目、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等的资助。博士研究生祝欣培同学为论文第一作者,龚薇研究员与斯科教授为该论文共同通讯作者。

原文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.1819583116

本文作者(从左到右):宋艳春,郑瑶,斯科,龚薇,祝欣培,徐乔琪