PEGASOS-组织透明化技术及其应用

PEGASOS-组织透明化技术及其应用

2019年4月16日下午,应张蔚研究员邀请,来自Texas A&M University, College of  Dentistry的Hu Zhao博士访问北京大学蛋白质与植物基因重点实验室,并在生命科学学院101会议室进行了题为“PEGASOS tissue clearing technique and its applications”的报告,由张蔚研究员主持。

由于内源性色素的存在和组织内部折射率的差异,生物组织通常是高度不透明的。所谓透明化技术,即利用化学试剂处理使组织成为透明状态。根据试剂的不同,透明化技术主要可分为水性和油性两类。Hu Zhao博士首先比较了多种组织透明化方法的优缺点,之后着重介绍了PEGASOS技术。

大多数透明化技术局限于对软组织的透明化,而PEGASOS技术则首次同时实现了对软组织和骨骼、牙齿等硬组织的透明化。因此,利用这一技术,能够对完整的小鼠头部直接进行3D成像,获取组织切片等传统方法不能得到的信息。同样,利用这一有力工具,实现了小鼠脊椎的透明化,结合成像技术,揭示了背根神经节和中枢神经系统之间突触连接的精细结构。

然而,由于成像技术的限制,例如物镜工作距离及组织内部信号衰减等问题,透明化组织3D成像仍具有很大挑战。因此,Zhao课题组进一步开发了综合透明化、包埋、切片、成像、数据处理的工作流程,进一步优化了组织3D图像的空间分辨率。这一技术利用透明液的快速交联,将样品包埋在凝胶中,在不影响组织透明度的情况下,大幅度提高样品的机械强度,以便进行机械切割,且能够避免组织发生形变。这一技术为神经科学中的重要科学问题提供了新的,可视化的研究成果。

最后,Hu Zhao博士提出了组织透明化领域面临的挑战。一是现有成像技术的速度限制了大规模的图像获取,二是获得图像后如何进行数据处理及信息提取。报告结束后,Hu Zhao博士与参会师生进行了热烈的讨论,对大家提出的问题进行了详细和专业的回答。

Hu Zhao博士,1998年在华西医科大学完成本科及硕士研究,2001年博士毕业于四川大学,随后2003年在美国弗吉尼亚大学获得了细胞生物学硕士学位,2011年在加州大学洛杉矶分校获得牙医外科博士学位。目前在德州农工健康科学中心担任助理教授。赵湖博士不仅是一名经验丰富的执业牙医,同时长期从事牙周组织间质干细胞相关研究,通过开发全新的组织透明化技术对神经及硬组织的三维空间结构进行解析。研究成果以第一作者或通讯作者身份发表于众多顶尖学术期刊。