最新染色技術：老鼠大腦三維成像前所未有地清晰

得益於新型的染色技術，科學家使用這樣的新型染色方法為小鼠大腦成像，該方法可以以前所未有的3D細節看到老鼠的大腦，可以一次成像多達四個分子靶標，如下圖所示的為顯示了三個靶標。

染色技術是用於增強顯微影象對比度的一項輔助技術。輔以不同型別的顯微鏡，染色染料常在生物學和藥學領域被用於提高生物組織的可見度。染色常被用於觀察大塊組織（如肌肉組織和結締組織）、細胞群（如用於對不同型別血細胞進行分類）或孤立細胞中的細胞器。在生物化學領域，利用加入對細胞中特殊物質（如對DNA，蛋白質，脂類，糖類等）具有選擇性的生物染色劑，以定性或定量分析特定化合物的含量。如下圖所示經過染色後的蛞蝓消化腺腺細胞。

長期以來，研究大腦和其他器官以及癌性腫瘤的科學家們，一直在試圖獲取其內部的詳細3D檢視，直至血管和細胞型別的水平。但是產生這樣的影象既費時又困難。研究人員本週報告說，現在，對3D成像技術的重大改進可以透過簡單的步驟揭示整個器官甚至動物的內部成分。新的組織染色方案允許對細胞水平進行前所未有的詳細分析。它可以幫助神經科學、發育和進化生物學以及免疫學方面的研究工作，並且可以證明對某些癌症的診斷和死亡後受損的腦組織的研究非常有用。

要對3D生物樣品進行成像，研究人員基本上有兩個主要選擇：將組織切成薄片，然後使用計算機軟體來重建整個樣品，或者使用特殊的化學物質使生物組織透明，從而使研究人員可以用一種特殊的方式檢視其內部。為了區分不同的細胞型別，研究人員通常透過將組織浸泡在染料和化學物質的混合物中對組織進行染色。但是事實證明，要使染色染料滲透到器官和大樣本中是困難的。

為了解決這個問題，日本理化學研究所（Institute of Physical and Chemical Research，簡稱理研或RIKEN）的生物系統動力學研究中心的研究人員確定了一種凝膠，該凝膠緊密模擬經歷了組織清除過程的器官的理化特性。從計算機模擬開始，然後進行實驗室測試，該團隊優化了浸泡溶液的溫度、染料和抗體的濃度、化學新增劑和電效能，以產生最佳的染色和成像效果。然後，在老鼠和絨猴的大腦上用了二十多種常用的染料和抗體測試了他們的方法。

研究人員在本週的報告中稱，對整個小鼠大腦和絨猴大腦半球的掃描揭示了兩隻動物神經血管系統之間的相似性，表明該系統可用於比較解剖學。他們還表明，它們可以同時對小鼠大腦中的四個分子靶標進行染色和成像，這是一個首創。這一技術將對人的神經疾病的研究診斷具有相當潛力，其最佳化染色的方法還可以應用於其他技術，以推進3D三維成像整個領域。他們的研究成果發表在最近的《自然通訊》上。

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