【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】9月2日，Communications Biology在線發(fā)表了由中國科學(xué)院生物物理研究所蛋白質(zhì)科學(xué)研究平臺生物成像中心、丹麥奧胡斯大學(xué)、中科院中丹學(xué)院共同完成的技術(shù)創(chuàng)新成果Cellular 3D-reconstruction and analysis in human cerebral cortex using automatic serial sections。該研究在連續(xù)超薄切片掃描電鏡成像技術(shù)(AutoCUTS-SEM，Journal Structural Biology，2017，200：87-96)的基礎(chǔ)上，建立了一種基于連續(xù)半薄切片自動收集的光學(xué)顯微成像(automatic collector of serial sections for Light microscopy，AutoCUTS-LM)三維重構(gòu)新技術(shù)，并通過該技術(shù)對儲存的人類大腦皮層組織中的錐體細(xì)胞展開三維重構(gòu)分析。
細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)的三維重建技術(shù)分析可以更好地幫助科研人員理解結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系。然而，受到某些技術(shù)條件限制，目前對許多生物系統(tǒng)特別是較大尺度的生物組織來說，該技術(shù)的應(yīng)用仍然有限。該研究開發(fā)的技術(shù)流程：先進(jìn)的采樣方法獲取人類大腦皮層組織(1mm3)，自動采集連續(xù)切片，建立組織的光學(xué)顯微圖像庫，3D組織重建和高級分析。光學(xué)顯微成像對切片的平整性，收集帶的透光度、染色強(qiáng)度等要求較高。連續(xù)半薄切片易出現(xiàn)褶皺，從而影響圖像質(zhì)量。為了解決這一難題，該研究系統(tǒng)比較了不同的切片厚度、切片速度、環(huán)境溫度和濕度、收集帶材質(zhì)及親水化處理條件、收集帶粘貼方式等因素對切片平整度的影響；比較了染色液的濃度、染色時間、溫度、方式等對圖像襯度的影響。研究人員利用這一技術(shù)實現(xiàn)了對數(shù)十個大腦皮層組織(1mm3)的三維結(jié)構(gòu)分析，并發(fā)現(xiàn)其中的錐體細(xì)胞排列成柱狀的三維結(jié)構(gòu)。
該研究開發(fā)的AutoCUTS-LM與之前的AutoCUTS-SEM技術(shù)相比，自動收集連續(xù)切片及其圖像數(shù)據(jù)的周期縮短，研究成本顯著降低，更易剖析尺度更大的生物樣品，降低了生物樣品三維重構(gòu)的技術(shù)門檻。此外，該技術(shù)還可以對發(fā)育生物學(xué)和病理學(xué)中的其他細(xì)胞或結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分鑒定。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點研究計劃等的資助。
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