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脑是神经系统中的高级中枢,构建全脑网络的神经连接信息是理解脑、解析脑的重要途径。光学成像为其提供了重要的研究手段,脑组织的高散射特性限制了光在组织中的穿透深度,严重制约了神经光学成像的质量。近年来不断发展的光透明技术,即通过对生物组织一系列的处理、使其变得对光透明,从而降低组织的散射、提高光的穿透深度,这为脑组织的光学成像带来了新的希望。 目前,研究者发展了多种针对鼠脑组织的光透明方法,但大多过程繁复、处理时间长,这给透明效果带来一些不确定性。ClearT是一种处理过程相对简单的方法,但对荧光蛋白标记不兼容,虽然其又发展了对荧光蛋白兼容的透明方法ClearT2,但光透明效果有限。本文的工作就在此的基础上而展开的。 主要研究内容与结论如下所述: (1)基于化学试剂的理化性质和光透明原理,通过引入三乙醇胺试剂,结合定性与定量实验比较,建立了一种新的光透明方法(以下简称ReagentTF),并用胚胎、幼鼠全脑及成年小鼠脑块组织进行了验证。与ClearT、ClearT2等光透明方法相比,ReagentTF在操作上更简便、透明效果更好、对样本形态结构的保持更优。 (2)进一步,我们对光透明方法ReagentTF对荧光蛋白信号的影响进行了研究。以Thy1-GFP(M-line)小鼠脑块组织为研究对象,比较了ReagentTF、ClearT、ClearT2三种方法光透明方法处理的神经元荧光信号随时间的变化。结果表明:ReagentTF透明处理后能更好地保持样本荧光信号、甚至比初始状态的荧光强度略有提升;ClearT2处理后的样本,荧光信号随时间逐渐衰减;ClearT导致荧光淬灭。进一步研究表明,ReagentTF对黄色荧光蛋白(Yellow Fluorescent Protein,YFP)的荧光信号也有很好的保持,样本的对成像深度有显著提高,完整保存了树突棘、轴突上的突起等精细的神经结构。 (3)为了进一步论证ReagentTF光透明方法对其它标记物的兼容性,通过DiI活体示踪标记、anti-GFP Alexa594免疫荧光染色的方法,探讨了ReagentTF光透明方法对于脂溶性荧光染料、免疫荧光这两种标记方式的兼容性,发现ReagentTF具有良好的与DiI、anti-GFP Alexa594兼容的能力;结合Thy1-GFP(M-line)转基因小鼠和RV-G pseudotyped SAD19-ΔG–DsRed的病毒标记,发现ReagentTF可以用于透明绿色和红色荧光蛋白双重标记鼠脑组织;同样ReagentTF光透明方法对于病毒标记的组织样本中tdTomato信号有较好的保持且提高了成像深度。 本研究在ClearT的基础上,建立了一种快速的、操作更简便、透明效果更好、且与多种标记兼容的光透明方法,其对新生鼠及成年鼠均有效。该方法有望为新生鼠大脑发育及成年鼠脑神经连接网络的可视化研究提供一种新的途径。