新開發(fā)的三維超分辨率成像可以提供在阿爾茨海默氏癥中使用

最近的研究表明,40%的美國人85歲以上的老年癡呆癥,和這種疾病開始的10到20年之前,人們出現(xiàn)在醫(yī)生辦公室和記憶問題。了解阿爾茨海默氏癥的一個主要問題是無法清楚地看到為什么疾病就開始了。超分辨率的“毫微秒示波器”由普渡大學(xué)的研究人員現(xiàn)在提供了一個3 d視圖的大腦分子更詳細(xì)的10倍。這成像技術(shù)可以幫助揭示疾病的進(jìn)展和新的治療方法可以干預(yù)。

印第安納大學(xué)儀器幫助研究人員更好地理解斑塊的結(jié)構(gòu),形成老年癡呆癥患者大腦中,精確定位的特征可能損害負(fù)責(zé)。研究成果發(fā)表在《自然》雜志上發(fā)表的方法。

早在阿爾茨海默氏癥的發(fā)展在一個個體,蠟質(zhì)存款淀粉樣斑塊大腦中積累。這些集群與周圍的交互細(xì)胞,導(dǎo)致炎癥破壞神經(jīng)元和創(chuàng)造內(nèi)存問題.

這些斑塊的沉積是目前最早的可檢測病變導(dǎo)致阿爾茨海默病的證據(jù)。

“雖然嚴(yán)格意義上的研究工具在可預(yù)見的將來,這種技術(shù)允許我們看到斑塊是如何組裝和重新在疾病過程中,“說加里•Landreth解剖學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)教授印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)研究所。“這給了解疾病的生物原因,這樣我們就可以看看我們是否可以停止大腦的這些損害結(jié)構(gòu)的形成。”

有限的決議在傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡和自然的厚??大腦組織阻止人員清楚地觀察三維形態(tài)的淀粉樣斑塊及其與其他細(xì)胞的相互作用。

“大腦組織是特別具有挑戰(zhàn)性的單分子超分辨率成像,因為它是高度擠滿了細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)成分、扭曲和照亮我們的分子信息來源分散,“方黃說,普渡大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程助理教授。“你可以形象深入組織,但圖像是模糊的。”

超分辨率的毫微秒示波器,黃的研究小組已經(jīng)開發(fā)了可視化細(xì)胞,細(xì)菌和病毒在精致的細(xì)節(jié),使用“適應(yīng)性optics-deformable鏡子,改變形狀來彌補(bǔ)光畸變,稱為“失常,”,當(dāng)光信號從單分子穿過細(xì)胞或組織結(jié)構(gòu)的不同部分以不同的速度。

應(yīng)對挑戰(zhàn)的腦組織,黃的研究團(tuán)隊開發(fā)了新技術(shù),調(diào)整鏡子的反應(yīng)樣品的深度來補(bǔ)償畸變引入的組織。同時,這些技術(shù)故意引入額外的像差保持位置信息由一個分子。

毫微秒示波器重建整個組織、細(xì)胞和細(xì)胞組分在一項決議6到10倍高于傳統(tǒng)的顯微鏡,允許一個清晰的視圖通過30-micron厚老鼠的額葉皮層的大腦部分。

研究人員用老鼠基因工程發(fā)展的斑塊特征代表阿爾茨海默氏癥。

Landreth通過這些3 d重建的實(shí)驗室發(fā)現(xiàn)淀粉樣斑塊就像毛團(tuán),卷入通過小纖維周圍組織分支蠟質(zhì)存款。

“我們現(xiàn)在可以看到,這是損壞的地方大腦發(fā)生。鼠標(biāo)給我們確認(rèn),我們可以將這種成像技術(shù)應(yīng)用于人體組織,”Landreth說。

合作已經(jīng)開始工作使用毫微秒示波器觀察淀粉樣斑塊樣本中人類的大腦,以及仔細(xì)看看如何斑塊與其他細(xì)胞,隨著時間的推移得到改造。

“這發(fā)展對我們來說是特別重要的,因為它已經(jīng)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性在組織實(shí)現(xiàn)高分辨率。我們希望這項技術(shù)將有助于進(jìn)一步了解其他疾病相關(guān)的問題,比如帕金森氏癥、多發(fā)性硬化癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病,”黃說。

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