Nat Methods:成像技术发展到5D,斑马鱼屌炸天-技术前沿-资讯-生物在线

Nat Methods:成像技术发展到5D,斑马鱼屌炸天

作者:杭州环特生物科技股份有限公司 2017-02-22T15:12 (访问量:2745)

近期,英国剑桥大学的学者通过对斑马鱼的研究,成功开发了一种新型的成像分析技术——超光谱矢量分析技术(Hyper Spectral Phasor analysis,HySP),该技术能有效过滤对真正信号的干扰情况,甚至是在信号极其微弱的情况下对疾病进行诊断,并发表于Nature Methods上。

观察组织或细胞中的一种或两种分子非常简单,但我们却并不能够清楚地了解在真实情况下这些分子的机制,或者是如何作用的。要得到这样的结果,研究人员首先需要分开观察不同的标记,随后再应用复杂的技术将不同标记叠加在一起来,进一步阐明这些标记分子之间的关联性。

但这样无疑是十分复杂的,因此一种实时、互动、多元的检测技术是十分有必要的。文章中提及的新开发的技术——HySP(下图),就能够在一个实验中同时对多个不同分子进行分析研究。Fraser提及,“该技术使用的计算时间较少,而且我们也并不需要使用昂贵的成像仪器。”

其实,斑马鱼不仅在高维成像的应用上居功至伟,在脑部活动的实时观察上更是有着里程碑的价值。前段时间,德国环境健康环境中心和慕尼黑工业大学开发的光声成像方法,使科学家首次在大脑中观察到了数百万神经元的实时和3D交互活动。

“我们发现光声学可以对由神经活动产生的钙离子浓度的差异敏感,并设计了一个快速功能的光声神经断层扫描(FONT)系统(下图),可以同时记录来自大量神经元的信号。”研究的第一作者Xosé Luis Deán-Ben博士如是说。由成年斑马鱼(Danio rerio)表达遗传编码的钙指示剂GCaMP5G的大脑中的科学家进行的实验表明,其能直接跟踪神经动力学使用光声学,同时克服在不透明脑中的光学成像的长期渗透屏障,该技术还能够在动物的无限制运动期间追踪神经活动。

根据Deán-Ben的说法,这个团队最大的成就是实现了对成年动物整个大脑的分析。“我们可以监测成年斑马鱼的整个大脑,大小约为2 x 3 x 4 mm或约24 mm3,”这是团队中的一位分子成像专家这样说。“目前的方法检测神经活动只会分析大约一立方毫米。”他指出,这是在成年斑马鱼的大脑中组织水平上的极限,否则用当前的显微镜方法不能做出检查。

参考文献1:Hyperspectral phasor analysis enables multiplexed 5d in vivoimaging

参考文献2:Functional optoacoustic neuro-tomography for scalable whole-brainmonitoring of calcium indicators

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