Nature子刊：新技术让脊髓透明

　　

生物通报道 根据《Nature Medicine》上在线发表的一篇文章，德国神经退行性疾病研究中心（DZNE）的研究人员采用一种新型方法，让固定的小鼠脊髓变得透明，这样他们就能看到3D的再生轴突轨迹，而无需进行组织切片。

脊髓是传递来自皮肤、肌肉和关节到大脑与背的信息的重要通路。神经轴突是贯穿大脑皮层和脊髓之间神经元的细长突出，分布于大脑和脊髓之间，为一种关键类型的神经纤维，参与皮质脊髓的构成和随意运动的实现。脊髓损伤后，沿皮质脊髓的轴突严重受损，从而导致位于损伤部位的下运动神经元与大脑失去有效功能链接。

然而，中枢神经系统中的再生研究受限于现有的组织学和成像技术，因为它们只能提供轴突和胶质细胞反应的部分信息。过去识别轴突再生的方法非常繁琐，因为它们需要精确的组织切片。这些方法对3D的轴突路线研究也是不够的，因为它们只能提供2D图像。

Frank Bradke领导的研究小组利用四氢呋喃（THF）溶剂来分解组织中的脂类，并利用GFP来照亮轴突的路径。为了使脊髓透明，样品随后浸泡在二氯甲烷以及苯甲醇苯甲酸苄酯中。

Bradke谈到：“有时你认为你看到了一个受伤的轴突，但它实际上是个幸免的轴突。这是一个大难题。临床前的结果很难判断，因为你只看到了片段。”

利用这种新的四氢呋喃方法，借助高分辨率的双光子显微镜，Bradke和他的同事获得了小鼠脊髓中神经细胞的3D图像。之后他们利用超显微镜追踪了标记轴突的轨迹。

为了了解轴突受损后的再生，研究小组让受损10天后的脊髓透明化，以便对再生的轴突进行3D成像。通过四氢呋喃方法，他们发现了大量的再生轴突，数量比切片方法更多。此外，通过周围轴突和中枢轴突中脊髓损伤的长期追踪，研究人员区分了再生和幸免的轴突。

这种技术也让研究人员能在脊髓受损后快速精确地对神经细胞计数，特别是小胶质细胞和星形胶质细胞。尽管这种透明化的步骤采用亲脂染料，但它不影响GFP小鼠中的荧光信号。

有了这种技术，Bradke希望能在小鼠模型上更准确地检测，以便在人类脊髓损伤时能够让轴突再生。此外，研究发现此过程也可应用在其他器官上，包括淋巴结、脾脏、肺、乳腺和肿瘤组织。（生物通 薄荷）

原文摘要：

Three-dimensional imaging of the unsectioned adult spinal cord to assess axon regeneration and glial responses after injury

Nature Medicine (2011) doi:10.1038/nm.2600

摘要

Studying regeneration in the central nervous system (CNS) is hampered by current histological and imaging techniques because they provide only partial information about axonal and glial reactions. Here we developed a tetrahydrofuran-based clearing procedure that renders fixed and unsectioned adult CNS tissue transparent and fully penetrable for optical imaging. In large spinal cord segments, we imaged fluorescently labeled cells by 'ultramicroscopy' and two-photon microscopy without the need for histological sectioning. We found that more than a year after injury growth-competent axons regenerated abundantly through the injury site. A few growth-incompetent axons could also regenerate when they bypassed the lesion. Moreover, we accurately determined quantitative changes of glial cells after spinal cord injury. Thus, clearing CNS tissue enables an unambiguous evaluation of axon regeneration and glial reactions. Our clearing procedure also renders other organs transparent, which makes this approach useful for a large number of preclinical paradigms.

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