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Cell:新技术让器官透明化 实现生物学家梦想

2014/08/02 来源:生物探索
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导读
一个令人振奋的消息,科学家们再也不需要幻想通过超能力看透组织器官了。日前发表在《cell》杂志上的一项研究在CLARITY技术的基础上发明了一种叫PARS的技术实现了科学家们的梦想。该技术能够将组织透明化,科学家们能够清楚地观察到各种器官,比如肾脏、心脏等。

一个令人振奋的消息,科学家们再也不需要幻想通过超能力看透组织器官了。日前发表在《cell》杂志上的一项研究在CLARITY技术的基础上发明了一种叫PARS的技术实现了科学家们的梦想。该技术能够将组织透明化,科学家们能够清楚地观察到各种器官,比如肾脏、心脏等。研究人员称,新技术将帮助他们揭示大脑与身体之间的结构联系,展现前所未有的细节。


A(透明化的小鼠背面图)B(透明化的小鼠腹侧图,箭头指的是肾脏)C(透明化小鼠的脑部)

生物学家的梦想:将“器官透明化”

一直以来,科学家们希望有一种方法能够保证组织完好无损,但是也能够让他们看到身体的关键部位和各部位之间的连接。这种方法能够使各单独器官之间的联系可视化,也可以用来检测人体组织中病毒和癌症的扩散。

近一个世纪来,科学家们一直在尝试将器官透明化,但是大部分的技术最终都损伤了组织,停止了进一步的医学实验。细胞中高脂肪的脂质分子挡住了光线,使组织呈现不透明的状态。但是溶解它们的过程去除了器官结构支撑的关键元素,从而导致使器官变成了不成形的一团。

新技术实现生物家梦想

值得高兴的是,近日加州理工学院的研究人员称他们已经完成了“生物学家的梦想”。他们发明了一种叫PARS的技术,该技术分三个步骤:

1. 首先用一个柔软的塑料样的网支撑组织;

2. 然后,通过血液流动不断注入一种分子去污剂,溶解脂肪,使器官透明;

3. 最后,添加特殊的追踪染料和标记分子到输入物中,以标记器官之间重要的连接。

在啮齿动物(小鼠)中使用这种方法,研究人员在三天之内能清楚的看到整个肾脏、心脏、肺和肠,整个身体,在两周内清楚观察整个身体。


左侧(抗tubulin抗体和DRAQ5标记的整个肾脏图),右侧(高倍率显示的肾小球结构)


该技术让研究人员观察到肠组织细节

在癌症患者的样本中测序该技术,研究人员观察到了癌症发展到了什么程度。

该研究使用的是安乐死的老鼠以及从手术中取下来的人组织样本,还没有在活体组织中进行操作。

历史性的的进步

科学家们称这项技术在未来可以有很多用途,比如描绘神经纤维从大脑中到身体其它部位的路径,追踪不同的病毒确切隐藏在哪些组织。

该团队目前正在与其他科学家们合作研究痴呆症患者的脑组织。他们说与健康的样本相比,在患者组织样本中他们在细胞形态和数量上看到了潜在的差异,这种程度的结果在以前完全是不可能的。

美国国家心理健康研究所的主任Thomas Insel评论这项技术说:“这可能是数十年来神经解剖学上最重要的一个进步。”

文章的第一作者 Viviana Gradinaru博士说:“虽然扫描技术已经帮助医生使身体可视化,但是不能显示出每个组织或者细胞的状态。在我们的方法中添加标记和示踪剂让我们获得了更多的身体各部分功能的关键信息。生物学家的梦想终于实现了。”

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