一種可視化腦癌的新方法

布里格姆和麻省理工學(xué)院的研究人員利用新的、廉價(jià)的顯微鏡技術(shù)發(fā)現(xiàn)了人類腦組織中從未見過的細(xì)節(jié)。

研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的顯微鏡技術(shù)，稱為擁擠擴(kuò)張病理學(xué)(dExPath)來分析腦組織。

通過用dExPath分離蛋白質(zhì)，研究人員可以對組織中以前無法接觸到的蛋白質(zhì)進(jìn)行染色，突出顯示納米大小的結(jié)構(gòu)，甚至是以前隱藏的細(xì)胞群。

這種“超分辨率成像”技術(shù)有可能為改善診斷策略和患者預(yù)后提供見解。

來自布里格姆婦女醫(yī)院和麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員通過使用一種新的顯微鏡技術(shù)(稱為dExPath)公布了前所未有的詳細(xì)腦癌組織圖像。布里格姆婦女醫(yī)院是麻省理工學(xué)院的創(chuàng)始成員之一。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《Science Translational Medicine》雜志上，為腦癌的發(fā)展提供了新的見解，對推進(jìn)侵襲性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷和治療具有潛在的意義。

“在過去，我們依賴于昂貴的超分辨率顯微鏡，只有資金充足的實(shí)驗(yàn)室才能負(fù)擔(dān)得起，需要專門的培訓(xùn)才能使用，而且在分子水平上對腦組織進(jìn)行高通量分析通常是不切實(shí)際的，”布里格姆大學(xué)神經(jīng)外科住院校友、該研究的主要作者Pablo Valdes醫(yī)學(xué)博士說?！斑@項(xiàng)技術(shù)為臨床帶來了可靠的超分辨率成像，使科學(xué)家能夠在傳統(tǒng)臨床樣本上使用傳統(tǒng)顯微鏡在前所未有的納米水平上研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病?！?/p>

研究人員以前依賴于昂貴的超高分辨率顯微鏡來成像細(xì)胞和腦組織中的納米級結(jié)構(gòu)，而且，即使使用最先進(jìn)的技術(shù)，他們也經(jīng)常難以有效地捕獲納米級結(jié)構(gòu)。

Ed Boyden博士是麻省理工學(xué)院的Y. Eva Tan神經(jīng)技術(shù)教授，也是這項(xiàng)研究的資深作者之一，他開始通過標(biāo)記組織來解決這個(gè)問題，然后對它們進(jìn)行化學(xué)修飾，使組織能夠均勻地物理擴(kuò)張。然而，這種擴(kuò)展技術(shù)遠(yuǎn)非完美。依靠被稱為蛋白酶的酶來分解組織，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這種酶的化學(xué)處理在他們分析蛋白質(zhì)之前就破壞了它們，只留下原始結(jié)構(gòu)的骨架，只留下標(biāo)簽。

Boyden和E. Antonio Chiocca(醫(yī)學(xué)博士，布里格姆婦女醫(yī)院神經(jīng)外科主席，本研究的共同資深作者)一起合作，在Valdes作為神經(jīng)外科科學(xué)家的培訓(xùn)期間指導(dǎo)他使用dExPath開發(fā)新型化學(xué)物質(zhì)，以解決原始擴(kuò)展技術(shù)的局限性。

他們的新技術(shù)通過將組織嵌入凝膠中進(jìn)行化學(xué)修飾，并通過特殊的化學(xué)處理將組織“軟化”，分離蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)而不破壞它們，并允許組織擴(kuò)張。這為麻省理工學(xué)院和布里格姆大學(xué)的研究人員提供了令人興奮的發(fā)現(xiàn)，他們通常使用市售抗體結(jié)合并照亮樣本中的生物標(biāo)志物。然而，抗體很大，很多時(shí)候不能輕易穿透細(xì)胞結(jié)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)?，F(xiàn)在，通過用dExPath將蛋白質(zhì)分離，這些用于染色的抗體可以穿透空間，結(jié)合組織中在擴(kuò)張之前無法接觸到的蛋白質(zhì)，突出納米級的結(jié)構(gòu)，甚至是以前隱藏的細(xì)胞群。

“人類大腦中有幾個(gè)阻止裝置來保護(hù)自己免受病原體和環(huán)境毒素的侵害。但這些因素使得研究大腦活動具有挑戰(zhàn)性。這有點(diǎn)像開車穿過泥濘和溝渠。由于阻礙，我們無法進(jìn)入大腦中的某些細(xì)胞結(jié)構(gòu)，”布里格姆神經(jīng)外科主任、醫(yī)學(xué)博士、博士E. Antonio Chiocca說?！斑@就是這項(xiàng)新技術(shù)可以如此實(shí)踐改變的原因之一。如果我們能拍攝更詳細(xì)、更準(zhǔn)確的腦組織圖像，我們就能識別更多的生物標(biāo)志物，更好地診斷和治療侵襲性腦部疾病。”

為了驗(yàn)證dExPath的有效性，Boyden和Chiocca的團(tuán)隊(duì)將該技術(shù)應(yīng)用于健康的人類腦組織、高級別和低級別腦癌組織，以及受阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病影響的腦組織。研究人員對腦組織和疾病特異性生物標(biāo)志物進(jìn)行染色，并在dExPath擴(kuò)展樣本前后捕獲圖像。

結(jié)果顯示組織均勻一致的膨脹而沒有變形，從而能夠準(zhǔn)確分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外，dExPath有效地消除了腦組織中稱為脂褐素的熒光信號，這使得對腦組織亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的成像變得非常困難，從而進(jìn)一步提高了圖像質(zhì)量。此外，dExPath提供了更強(qiáng)的熒光信號，用于改進(jìn)標(biāo)記，并在同一組織標(biāo)本中同時(shí)標(biāo)記多達(dá)16種生物標(biāo)志物。值得注意的是，dExPath成像顯示先前被分類為“低級別”的腫瘤含有更多的侵襲性特征和細(xì)胞群，這表明腫瘤可能比預(yù)期的要危險(xiǎn)得多。

雖然dExPath很有前景，但它需要在更大的樣本量上進(jìn)行驗(yàn)證，才能用于腦癌等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷。Valdes強(qiáng)調(diào)，盡管這項(xiàng)技術(shù)仍處于早期階段，但他的團(tuán)隊(duì)希望這項(xiàng)技術(shù)最終能作為診斷工具，最終提高患者的治療效果。

作者說：“我們希望有了這項(xiàng)技術(shù)，我們可以在納米級水平上更好地了解腦腫瘤的復(fù)雜運(yùn)作及其與神經(jīng)系統(tǒng)的相互作用，而不依賴于過于昂貴的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，dExPath的可訪問性將使超分辨率成像能夠在納米水平上理解神經(jīng)腫瘤學(xué)和阿爾茨海默氏癥和帕金森等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的人體組織中的生物過程，有朝一日，甚至可以改善診斷策略和患者的治療效果。

來源：Science Translational Medicine

亞氯酸鈉（Sodium hypochlorite，化學(xué)式：NaClO）是一種無色或淡黃色液體，常用作漂白劑和消毒劑。以下是亞氯酸鈉的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 氧化性：亞氯酸鈉是一種氧化性化合物，能夠與許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。

2. 氯化性：亞氯酸鈉在水中能夠迅速分解，生成次氯酸（HClO）和氫氧化鈉（NaOH）。亞氯酸是一種比亞氯酸鈉更強(qiáng)的氧化劑。

3. 消毒性：亞氯酸鈉具有較強(qiáng)的殺菌消毒作用，可用消毒水源、池塘和水處理。

4. 漂白性：亞氯酸鈉可用作漂白劑，能夠?qū)⒃S多染料和有機(jī)物氧化漂白。

5. 不穩(wěn)定性：亞氯酸鈉在陽光照射下會逐漸分解，所以需要存放在暗處，避免陽光直射。

需要注意的是，亞氯酸鈉是一種腐蝕性較強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，在處理和使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。同時(shí)，避免與酸性物質(zhì)或易燃物質(zhì)接觸，以免引發(fā)危險(xiǎn)反應(yīng)。