根據《自然—醫學》(
Nature Medicine)上在線發表的一篇文章,德國神經退行性疾病研究中心(DZNE)的研究人員采用一種新型方法,讓固定的
小鼠脊髓變得
透明,這樣他們就能看到3D的再生軸突軌跡,而無需進行組織切片。
脊髓是傳遞來自皮膚、肌肉和關節到大腦與背的信息的重要通路。神經軸突是貫穿大腦皮層和脊髓之間神經元的細長突出,分布於大腦和脊髓之間,為一種關鍵類型的神經纖維,參與皮質脊髓的構成和隨意運動的實現。脊髓損傷後,沿皮質脊髓的軸突嚴重受損,從而導致位於損傷部位的下運動神經元與大腦失去有效功能鏈接。
然而,中樞神經係統中的再生研究受限於現有的組織學和成像技術,因為它們隻能提供軸突和膠質細胞反應的部分信息。過去識別軸突再生的方法非常繁瑣,因為它們需要精確的組織切片。這些方法對3D的軸突路線研究也是不夠的,因為它們隻能提供2D圖像。
Frank Bradke領導的研究小組利用
四氫呋喃(THF)溶劑來分解組織中的脂類,並利用GFP來照亮軸突的路徑。為了使脊髓透明,樣品隨後浸泡在二氯甲烷以及苯甲醇苯甲酸苄酯中。
Bradke談到:“有時你認為你看到了一個受傷的軸突,但它實際上是個幸免的軸突。這是一個大難題。臨床前的結果很難判斷,因為你隻看到了片段。”
利用這種新的四氫呋喃方法,借助高分辨率的雙光子顯微鏡,Bradke和他的同事獲得了小鼠脊髓中神經細胞的3D圖像。之後他們利用超顯微鏡追蹤了標記軸突的軌跡。
為了了解軸突受損後的再生,研究小組讓受損10天後的脊髓透明化,以便對再生的軸突進行3D成像。通過四氫呋喃方法,他們發現了大量的再生軸突,數量比切片方法更多。此外,通過周圍軸突和中樞軸突中脊髓損傷的長期追蹤,研究人員區分了再生和幸免的軸突。
這種技術也讓研究人員能在脊髓受損後快速精確地對神經細胞計數,特別是小膠質細胞和星形膠質細胞。盡管這種透明化的步驟采用親脂染料,但它不影響GFP小鼠中的熒光信號。
有了這種技術,Bradke希望能在小鼠模型上更準確地檢測,以便在人類脊髓損傷時能夠讓軸突再生。此外,研究發現此過程也可應用在其他器官上,包括淋巴結、脾髒、肺、乳腺和腫瘤組織。