乙醇联合乙基肉桂酸酯(ECi)组织透明化技术:成年斑马鱼全脑成像的高分辨率解决方案

【字体: 时间:2025年06月27日 来源:Journal of Neuroscience Methods 2.7

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  【编辑推荐】为解决传统BABB法致癌性强、荧光淬灭及组织收缩等问题,研究人员开发了基于乙醇脱水与ECi的新型组织透明化技术。该技术显著提升了成年斑马鱼全脑TH(酪氨酸羟化酶)标记的荧光稳定性,维持神经元形态30天以上,为神经再生研究提供了安全高效的3D成像方案。

  

在神经科学研究中,三维可视化技术的突破正逐渐改变人们对复杂脑结构的认知方式。传统二维组织切片虽能揭示细胞层面的细节,却如同试图通过拼凑碎片来还原一座雕塑——耗时费力且难以保留空间信息。尤其对于斑马鱼这类模式生物,其大脑虽小却拥有高度保守的神经结构,是研究神经再生和退行性疾病的理想模型。然而,现有主流透明化试剂BABB(苯甲醇/苯甲酸苄酯)存在明显缺陷:不仅具有致癌风险,还会导致荧光信号衰减和组织收缩,严重制约了长期成像研究。

针对这一技术瓶颈,由Monash大学领衔的国际团队在《Journal of Neuroscience Methods》发表研究,系统比较了BABB、iDISCO和新型ECi(乙基肉桂酸酯)三种透明化方法对成年斑马鱼全脑TH(酪氨酸羟化酶,多巴胺能神经元标记物)成像的影响。研究人员通过优化乙醇脱水结合ECi的透明化流程,成功实现了三大突破:保持组织形态学完整性、延长荧光信号稳定性至30天以上,以及与UltraMicroscope II超微显微镜的完美兼容。

关键技术方法包括:1)成年斑马鱼全脑TH免疫染色(样本来源:Monash大学FishCore设施);2)乙醇梯度脱水联合ECi透明化处理;3)BABB与iDISCO平行对照实验;4)超微显微镜三维成像与定量分析。

【RESULTS AND DISCUSSION】
组织透明度比较:ECi处理后的脑组织折射率匹配最佳,实现深层结构可视化(图1A(II)),而BABB样本出现明显收缩变形。

荧光稳定性测试:TH信号在ECi组30天后仍保持初始强度的82%,显著高于BABB组的45%(p<0.01)。

细胞计数准确性:ECi维持了98.7±3.2%的TH+细胞数量,而BABB导致21.5%的计数偏差(p<0.001)。

【CONCLUSION】
该研究确立的ECi-乙醇联用方案,首次在成年斑马鱼全脑尺度实现了"三高"特性:高分辨率(保留<5 μm的神经突触)、高保真(细胞计数误差<3%)、高耐久(荧光稳定期≥30天)。其非致癌特性更使得该技术适用于常规实验室环境,为神经退行性疾病机制研究和药物筛选提供了革命性工具。作者Kalavathy Ramasamy等特别指出,该方法在帕金森病模型中的应用潜力——通过长期追踪TH+神经元动态变化,有望揭示多巴胺能神经元的再生规律。

这项由马来西亚高教部(FRGS/1/2018/STG03/UITM/01/1)和国际脑研究组织(IBRO)共同资助的研究,不仅解决了传统透明化技术的毒性问题,更通过创新的ECi配方,将斑马鱼神经影像学研究推向了新的维度。正如通讯作者Abu Bakar Abdul Majeed强调的:"当技术限制被突破,我们终于能看清大脑在三维空间讲述的完整故事。"

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