瑞典Umeå大學(xué)新探測方法使人體器官的3D顯微鏡成像成為可能

導(dǎo)讀：2021年9月15日，南極熊獲悉，來自瑞典Umeå大學(xué)的研究人員推出了一種新型探測方法，通過這種方法，可以以微米級的精度研究人體器官中的特定細(xì)胞類型。這種方法可以用來揭示以前無法識別的胰腺變化，但它也可以用來研究其他人體器官和疾病。

Umeå大學(xué)的分子醫(yī)學(xué)教授UlfAhlgren說:“這種方法可能有助于深入了解細(xì)胞變化與不同疾病狀況之間的關(guān)系。”

Ulf Ahlgren教授

研究人員所做的是使用3D打印的基質(zhì)來分割器官，利用3D技術(shù)創(chuàng)造出最適合光學(xué)成像的組織部分。然后可以對這些碎片進(jìn)行標(biāo)記，從而直觀地看到所選擇的任何細(xì)胞類型或蛋白質(zhì)。由于每個(gè)組織都有已知的坐標(biāo)，單個(gè)的3D圖像可以用計(jì)算機(jī)拼湊成一個(gè)三維拼圖，形成一個(gè)完整的人體器官。

圖1：人類器官的定量分子三維成像的管道。

這種方法使我們能夠以微米級的精度(比灰塵顆粒還小)，創(chuàng)建幾乎任何尺寸的人體器官的高分辨率3D圖像成為可能。在此之前，利用光學(xué)投影斷層攝影術(shù)和光片熒光顯微鏡等技術(shù)，已經(jīng)有可能創(chuàng)建生物材料的高分辨率圖像，研究人員也在這項(xiàng)研究中使用了這些技術(shù)。相反，問題是以前的方法沒有提供可用的方法來標(biāo)記你想要研究的各種細(xì)胞類型或蛋白質(zhì)，例如使用熒光抗體，當(dāng)你在更大的范圍內(nèi)研究樣本，比如整個(gè)器官。這就是新方法現(xiàn)在已經(jīng)解決的問題。

圖2: 人類胰腺中朗格漢斯島分布的定量、體積和三維空間評估。

研究人員已經(jīng)使用這種方法來研究人類胰腺。在胰腺內(nèi)部，你會發(fā)現(xiàn)成千上萬的胰島素生產(chǎn)細(xì)胞，稱為朗格漢斯島。這些胰島在胰島素的產(chǎn)生中起著關(guān)鍵作用，因此當(dāng)胰島素的產(chǎn)生受到干擾時(shí)，它們是糖尿病的關(guān)鍵因素。使用這種新方法，研究人員能夠證明以前未被識別的人類胰腺解剖和病理特征，包括胰島密度極高的區(qū)域。他們的結(jié)果可能對從臨床前到臨床的任何領(lǐng)域都有意義，例如改善糖尿病患者的胰島移植方案，或開發(fā)非侵入性臨床成像來研究糖尿病患者的胰腺。

圖3：評估人類胰腺的胰島集群、胰島出血和非熒光特征。

“除了使用新方法來研究糖尿病，它還可以提高對其他胰腺疾病的理解，尤其是胰腺癌，我們已經(jīng)開始與Umeå的臨床研究人員合作來研究這一點(diǎn)?！钡@項(xiàng)技術(shù)本身應(yīng)該能夠以類似的方式用于研究其他器官和疾病，因?yàn)樗軌蜓芯吭谡麄€(gè)器官環(huán)境中，細(xì)胞變化發(fā)生在哪里，它們的數(shù)量以及與附近組織和細(xì)胞類型的關(guān)系。

這一研究成功被發(fā)表在《Communications Biology》雜志上，題為：“3D imaging of human organs with micrometer resolution - applied tothe endocrine pancreas”。

相關(guān)論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-021-02589-x

DOI：Https://doi.org/10.1038/s42003-021-02589-x