腦組織透明化試劑

透明化試劑

日本理化學研究所生命系統研究中心利用特殊溶液開發出一種技術，能讓動物的腦部有如果凍般幾乎完全透明。

新華社發自東京的報導說，這項成果有助於弄清楚人類的腦神經細胞是如何發揮作用。

日本理化學研究所18日發表公報說，研究所位在神戶市的生命系統研究中心的研究小組利用特殊溶液，開發出一種技術，能讓動物的腦部像果凍那樣幾乎完全透明，清晰度甚至可以看清單個細胞。


研究小組2011年曾開發出一種使用尿素、稱為「Scale」的透明化試劑，在此基礎上，經過進一步研究，發現除了尿素，再添加作為乙醇化合物的「2-氨基乙醇」（2-Aminoethanol）後，透明化的效果最高。

研究小組將成年實驗鼠的腦和小型猴子狨猴（marmoset）的腦（相當於實驗鼠的10倍大）放入這種溶液，浸泡兩星期後，實現了透明化。

研究小組認為，這是由於溶液阻止那些妨礙透明化的物質發揮作用，並將這種新技術命名為「CUBIT」。

腦部完成透明化後，小組成員利用特殊的顯微鏡，約1個小時就可獲得能看清單個細胞的腦圖像。

研究小組還利用這種技術調查了對實驗鼠的腦施加光刺激後，腦的哪個部分會發揮作用。

研究小組認為，睡眠和睡醒都與腦受到光刺激後發揮作用有關，使用這種透明化技術，可更加釐清詳細的機制，可望對生物學和醫學領域做出重大貢獻。

這項成果的論文24日將刊登在美國「細胞（Cell）」雜誌上。

利用果糖開發腦組織透明化的試劑

由物理化學研究所(神戶市)的今井猛等人所領導的研究小組以蜂蜜或者水果中所大量含有的果糖為主要成分開發出了使組織透明化的試劑，在保持活體組織形狀不變的情況下，成功地實現了簡單的透明化。期待其今後，在對闡明腦的神經回路以及理解生物的立體發育生長過程等方面有所幫助。

把老鼠的胚胎浸入該小組所開發的透明化試劑“SeeDB”後，組織以及細胞的水分被該試劑所替換，由於抑制了光的散射而使其更能直接穿透照射，因此連組織的深處也變得更加透明可見。此外，已對6mm厚的老鼠大腦進行了透明化，並利用特殊的顯微鏡成功實現了大腦全體的視覺化。




被透明化之前。（物理化學研究所 提供）






浸入試劑後變得透明化的老鼠胚胎。透過胚胎可以看到黑色的格子。

日本科學家發明讓動物透明化的藥水

         日本琦玉縣RIKEN腦科學研究所的Hiroshi Hama和同事偶然發現了一種由尿素、甘油和肥皂構成的混合物，這種神奇的「藥水」能够使合成的細胞膜變得透明。

        一隻小鼠的大腦內到底發生了什麼？儘管研究人員已經開發出了使神經細胞發出螢光的技術，但他們依然很難在一個完整的動物體內觀察到這些細胞。要是這些生物組織樣本能够透明該多好呀!

        如今，日本琦玉縣RIKEN腦科學研究所的Hiroshi Hama和同事偶然發現了一種由尿素、甘油和肥皂構成的混合物，這種神奇的「藥水」能够使合成的細胞膜變得透明。

當研究人員用一個發育中的小鼠胚胎測試這種混合物後，他們發現，該混合物將細胞中的所有色素統統去除，使這些細胞變得完全透明（如圖）。

        用福馬林處理過的實驗鼠胚胎和腦組織在這種試劑中浸泡2天至2周，就會變得像果凍一樣透明。研究人員還使用能合成黃色螢光蛋白的實驗鼠大腦組織測試這種試劑的特性，發現這種試劑完全不影響螢光信號。

        這項技術使得科學家能够觀察到埋在大腦中幾毫米深的螢光細胞。研究人員在本週的《自然-神經科學》網路版上報告了這一研究成果。

        研究人員還沒有徹底弄清試劑究竟為何能使生物組織變透明。他們推測，這是因為試劑浸潤到組織細胞內部以及細胞之間的空隙中，有效抑制了光的散射。新型試劑能廣泛適用於動物的組織樣本，如果將來用於人的病理樣本，將有助於醫生觀察到樣本的每個細節、切實把握病變情況。

        不過不要擔心，不會出現“隱形人”之類的詭異事件。盡管研究人員宮脅博士很希望可以克服這一困難，但是就目前而言，Scale試劑毒性太大，無法在活體上使用。

　　

       他說：“我們目前正在測試另一種更加溫和的試劑，一旦成功，它將幫助我們實現在活體身上實現類似的透明效果，只是效果會差一些。這將開啟一扇新的實驗技術大門，而這在以前是完全不可想像的。