Nature子刊:糖溶液帮你看穿组织样本

【字体: 时间:2013年06月25日 来源:生物通

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  日本研究人员开发了一种新型糖溶液,可以在短短三天内,将组织样本变为透明,而且这种溶液不会干扰样本原有的形态和化学性质。研究人员将这一溶液与荧光显微镜结合,以空前的分辨率对小鼠大脑进行了分析,得到了小鼠大脑的详细图像。

  

生物通报道:日本研究人员开发了一种新型糖溶液,可以在短短三天内,将组织样本变为透明,而且这种溶液不会干扰样本原有的形态和化学性质。研究人员将这一溶液与荧光显微镜结合,以空前的分辨率对小鼠大脑进行了分析,得到了小鼠大脑的详细图像。

日本RIKEN发育生物学中心的研究团队,将这项研究发表在六月二十三日的Nature Neuroscience杂志上。

近几年来,为了能够深入解析大脑等重要的生物学结构,人们开发了不少新技术,来使生物学样本透明化。“然而,这些技术都存在局限,会给样本的形态学和化学性质带来一定程度的损害,而且多半使用起来费时费力,”领导这项研究的Dr. Takeshi Imai解释道。

现在,Dr. Imai及其同事开发的一种果糖水溶液,解决了上述问题,他们将其称为SeeDB溶液。这种溶液可以在几天内,将已固定的大脑样本透明化,而且不会使多种荧光染料淬灭,包括荧光蛋白和亲脂性的神经元示踪剂。

为了证明这一溶液的效力,研究人员在短短三天内使小鼠的胚胎和大脑透明化。研究显示,SeeDB没有影响这两种样本的精密结构,也没有干扰注射进组织的荧光染料。在此基础上,研究人员利用特殊的荧光显微镜,观察了小鼠整个大脑中的神经回路,这一过程不需要对大脑进行切片处理。

研究人员使用上述技术,分析了连接左右脑皮层的纤维,首次为人们展示了这些纤维的详细三维布线图。此外,他们还在嗅球结构中,观察了僧帽细胞的三维网络,分辨率达到了单个纤维。嗅球是与嗅觉辨别有关的特化结构。

研究显示,SeeDB溶液是一种简单而有效的方法,可以实现对大型完整结构的成像。文章作者强调,这种溶液成本低,使用起来不需要特殊仪器,非常快捷方便,也很安全。SeeDB溶液适用于多种研究,可以展现人类样本中的神经回路,帮助人们进一步理解成体大脑和发育中的大脑。

 

(生物通编辑:叶予)

生物通推荐原文摘要:

SeeDB: a simple and morphology-preserving optical clearing agent for neuronal circuit reconstruction

We report a water-based optical clearing agent, SeeDB, which clears fixed brain samples in a few days without quenching many types of fluorescent dyes, including fluorescent proteins and lipophilic neuronal tracers. Our method maintained a constant sample volume during the clearing procedure, an important factor for keeping cellular morphology intact, and facilitated the quantitative reconstruction of neuronal circuits. Combined with two-photon microscopy and an optimized objective lens, we were able to image the mouse brain from the dorsal to the ventral side. We used SeeDB to describe the near-complete wiring diagram of sister mitral cells associated with a common glomerulus in the mouse olfactory bulb. We found the diversity of dendrite wiring patterns among sister mitral cells, and our results provide an anatomical basis for non-redundant odor coding by these neurons. Our simple and efficient method is useful for imaging intact morphological architecture at large scales in both the adult and developing brains.

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