VBN团队实现全脑“老年斑”无标记成像

来源:光电国家研究中心浏览次数:13发布时间:2017-12-06编辑:粟晓丽

  新闻网讯(通讯员 肖晓春 袁菁)10月17日,光电国家研究中心骆清铭教授领衔的VBN团队关于“老年斑”的研究成果发表在国际光学学会(OSA)旗下权威期刊《光学快报(Optics Letters)》杂志上,论文题为“Label-free brainwide visualization of senile plaque using cryo-micro-optical sectioning tomography”(低温显微光学成像系统实现无标记获取全脑老年斑分布)。我校为论文第一署名单位,VBN团队袁菁教授为论文通讯作者,工程科学学院2014级本科生骆依林和光电国家研究中心王安乐博士为论文共同第一作者。VBN团队龚辉教授参与共同指导。硕士生刘萌萌、雷甜,中科院药物所蒋华良教授、高召兵教授及博士生张小川为共同作者。


   “老年斑”是脑灰质中β淀粉样蛋白的胞外沉积,被普遍认为是阿兹海默症的一种主要病理特征。这些老年斑在患者大脑中非正常形成,并随着病程的加剧而逐渐扩散到整个脑区。观察其在大脑中的分布和发展对于阿兹海默症的病理研究极其重要。目前,学界已有多种成像方法用于老年斑成像,正电子发射断层扫描(PET)、核磁共振成像(MRI)都可实现活体观察,但是分辨率不高,难以获得老年斑显微形态的细节。光声成像可以达到光学分辨率和声学成像深度的活体观察,却需要外源性造影剂,可能会干扰机体的代谢活动。活体双光子技术可以同时实现无标记、活体和光学分辨率,但仅能对样品表层成像,无法获得全脑的老年斑分布信息。


  针对以上问题,VBN团队利用超低温下老年斑自发荧光显著增强的现象,提出了一种低温显微光学断层成像系统(cryo-MOST:cryo-micro-optical sectioning tomography),实现无标记、光学分辨率的全脑范围老年斑成像。样品被浸没在液氮中,逐层切削成像。整个过程均在液氮的超低温中进行,从而提升了老年斑的自发荧光强度,实现无标记成像。光学分辨率和全脑成像使得观察精细的老年斑形态分布特征成为可能。同时,该系统的样本冷冻处理方法简易,无需染色标记,最大限度保证了样本形态和代谢活动的真实性。Cryo-MOST与传统免疫组化染色老年斑的双阳性概率达到0.91。通过研究老年斑在全脑的分布和阿兹海默症的联系,将有可能加深对阿兹海默症病理的理解,加速其治疗药物的开发。该工作有望成为研究神经变性疾病的全脑病理发展和评价有关药物的重要工具。



  该项研究得到国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ030260)、国家自然科学基金创新群体(61421064)的资助。其研究成果同时被OSA News Release, MDLinx, Photonics Media, PhysOrg, ScienceDaily和国内中国激光公众号光学新闻联播进行了特别报道,并被OSA在其Twitter、Facebook和LinkedIn等宣传平台转发推荐。


  《中国激光》公众号《总编推荐:光学新闻联播》栏目介绍道:“华中科技大学的研究员采用低温显微光学断层成像系统(cryo-MOST)获得了无外源染料转基因老鼠老年斑的全脑冠状分布。该系统可以充分利用暴露在激发光下老年斑的自发荧光,监测患有阿兹海默症的老鼠大脑的变化,从而加速其治疗药物的开发。 据研究人员称,与常规方法相比cryo-MOST系统更加简单有效。与核磁共振成像(MRI)或正电子发射断层扫描(PET)等其他成像技术相比,光学成像的方法可以提供更详细的信息。”

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