瑞典Umeå大学新探测方法使人体器官的3D显微镜成像成为可能

3D打印科研前沿
2021
09/15
22:20
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导读:2021年9月15日,南极熊获悉,来自瑞典Umeå大学的研究人员推出了一种新型探测方法,通过这种方法,可以以微米级的精度研究人体器官中的特定细胞类型。这种方法可以用来揭示以前无法识别的胰腺变化,但它也可以用来研究其他人体器官和疾病。

Umeå大学的分子医学教授UlfAhlgren说:“这种方法可能有助于深入了解细胞变化与不同疾病状况之间的关系。”

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Ulf Ahlgren教授

研究人员所做的是使用3D打印的基质来分割器官,利用3D技术创造出最适合光学成像的组织部分。然后可以对这些碎片进行标记,从而直观地看到所选择的任何细胞类型或蛋白质。由于每个组织都有已知的坐标,单个的3D图像可以用计算机拼凑成一个三维拼图,形成一个完整的人体器官。

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图1:人类器官的定量分子三维成像的管道。

这种方法使我们能够以微米级的精度(比灰尘颗粒还小),创建几乎任何尺寸的人体器官的高分辨率3D图像成为可能。在此之前,利用光学投影断层摄影术和光片荧光显微镜等技术,已经有可能创建生物材料的高分辨率图像,研究人员也在这项研究中使用了这些技术。相反,问题是以前的方法没有提供可用的方法来标记你想要研究的各种细胞类型或蛋白质,例如使用荧光抗体,当你在更大的范围内研究样本,比如整个器官。这就是新方法现在已经解决的问题。

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图2: 人类胰腺中朗格汉斯岛分布的定量、体积和三维空间评估。

研究人员已经使用这种方法来研究人类胰腺。在胰腺内部,你会发现成千上万的胰岛素生产细胞,称为朗格汉斯岛。这些胰岛在胰岛素的产生中起着关键作用,因此当胰岛素的产生受到干扰时,它们是糖尿病的关键因素。使用这种新方法,研究人员能够证明以前未被识别的人类胰腺解剖和病理特征,包括胰岛密度极高的区域。他们的结果可能对从临床前到临床的任何领域都有意义,例如改善糖尿病患者的胰岛移植方案,或开发非侵入性临床成像来研究糖尿病患者的胰腺。

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图3:评估人类胰腺的胰岛集群、胰岛出血和非荧光特征。

“除了使用新方法来研究糖尿病,它还可以提高对其他胰腺疾病的理解,尤其是胰腺癌,我们已经开始与Umeå的临床研究人员合作来研究这一点。”但这项技术本身应该能够以类似的方式用于研究其他器官和疾病,因为它能够研究在整个器官环境中,细胞变化发生在哪里,它们的数量以及与附近组织和细胞类型的关系。

这一研究成功被发表在《Communications Biology》杂志上,题为:“3D imaging of human organs with micrometer resolution - applied tothe endocrine pancreas”。

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