近期,亿万先生MR理学院资料生物学钻研所胡钧钻研员、诸颖钻研员、李江钻研员结合上海交通大学樊春海院士团队,研发了一种高压辅助Golgi-Cox(HP Golgi-Cox)步骤,将幼鼠全脑神经元染色功夫从 16 天缩短至 4 天,实现了对斑马鱼、幼鼠、大鼠和猪等多种动物神经元结构的急剧高分辨率X射线成像。该钻研成就近期颁发在Cell系列期刊《细胞·生物资料》(Cell Biomaterials)杂志上。

在从前的二十年间,全脑成像技术极大推动了神经科学的发展,为揭示脑职能背后复杂的神经元衔接图谱、索求神经疾病的发朝气造和潜在医治战术提供了关键工具。例如,电子显微镜已能在突触分辨率下构建果蝇幼虫的衔接组,荧鲜明微光学切片段层成像则成功描述了幼鼠海马神经元的全脑投射组图谱。然而,大体积脑样本的均匀染色仍是瓶颈:病毒载体象征耗时,频仍的组织切片易危险结构,免疫染色结合组织通明化在大体积样本中仍费时且难以均匀。例如,幼鼠全脑的通明化和免疫染色就需 2–3 周。Golgi 染色法自 1873 年问世以来成为神经元钻研的沉要工具,但传统 Golgi-Cox 步骤染色耗时数月,即便改进和贸易试剂盒已缩短至数周,仍难以满足急剧高效的需要。
为突破这一瓶颈,钻研人员开发了高压辅助的急剧染色步骤,并系统评估了温度、压力与染色功夫对效能的影响。钻研批注,在9 MPa高压和37 ℃前提下,幼鼠全脑神经元染色功夫仅为传统Golgi-Cox步骤的四分之一,同时维持了神经元的精密结构齐全性。该步骤不仅合用于多种模式生物和分歧脑区,还可扩大至大脑体积更大的动物(如猪)。结合同步辐射 X 射线显微成像,实现了急剧、均匀且高分辨率的全脑神经元可视化。这一突破显著提升了全脑神经元染色的速度,为成立更大尺度、更高分辨率的神经元图谱提供了全新工具。将来,该步骤有望助力复杂神经环路的解析、推动神经疾病的病理钻研,并为人脑模型钻研和跨物种比力神经科学提供坚实支持。

本钻研得到了国度沉点研发打算和国度天然科学基金的赞助。该工作得到了上海光源BL13HB X 射线成像与生物医学利用光束线站,BL16U2急剧X光成像光束线站和台湾光子源TPS 02A 脑成像光束线站的支持。
论文链接:https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(25)00210-7