本文主要介紹了使用THUNDER Imager Model Organism和small volume computational clearing（SVCC）對(duì)雞胚中的神經(jīng)元祖細(xì)胞進(jìn)行清晰、快速的成像，有助于相關(guān)信號(hào)通路的研究。相關(guān)的信號(hào)分子間的協(xié)同作用會(huì)導(dǎo)致未指明的祖細(xì)胞形成離散的組織和器官，以及胚胎神經(jīng)細(xì)胞的模式化。目前還需要繼續(xù)研究胚胎發(fā)育的潛在分子和細(xì)胞機(jī)制，以開發(fā)并改進(jìn)復(fù)雜先天性疾病的診療方法。在整個(gè)胚胎的遺傳操作過程中，可使用先進(jìn)的顯微鏡在高分辨率下檢查離散的模式化中心和信號(hào)分子。
簡(jiǎn) 介
胚胎神經(jīng)系統(tǒng)的模式化是通過相關(guān)的信號(hào)分子間協(xié)同作用來完成的，包括音猬因子，這會(huì)導(dǎo)致未指明祖細(xì)胞形成離散的組織和器官[1，2]。盡管對(duì)胚胎發(fā)育的理解取得了巨大的進(jìn)展，但仍然需要對(duì)潛在的分子和細(xì)胞機(jī)制進(jìn)行大量的研究，以改進(jìn)復(fù)雜先天性疾病的診斷和最終治療方式。
研究者一般會(huì)關(guān)注胚胎細(xì)胞群的機(jī)制研究。通常，研究者會(huì)通過操縱整個(gè)胚胎的遺傳因子來實(shí)現(xiàn)研究相關(guān)機(jī)制，那么我們可以使用先進(jìn)的顯微鏡在高時(shí)空分辨率下操縱并檢查生成音猬因子和其他信號(hào)分子的離散模式中心。
本文主要介紹了使用THUNDER Imager Model Organism對(duì)雞胚中神經(jīng)組細(xì)胞進(jìn)行高對(duì)比度快速成像如何協(xié)助信號(hào)通路的研究。
挑 戰(zhàn)
在胚胎信號(hào)通路研究中，能夠快速對(duì)整個(gè)胚胎樣本進(jìn)行清晰的3D成像的解決方案最為實(shí)用。這些圖像必須是無模糊或離焦的信號(hào)，這樣才能清晰分辨重要的細(xì)節(jié)。傳統(tǒng)的寬場(chǎng)顯微鏡雖然可對(duì)厚樣本（如整個(gè)胚胎）進(jìn)行快速成像，并有一定的檢測(cè)靈敏度，但模糊的離焦熒光信號(hào)會(huì)導(dǎo)致圖像的對(duì)比度大幅下降[3，4]。
方 法
本研究中使用的樣本是6天大的雞胚腦。該胚胎表達(dá)了一種核mScarlet紅色熒光蛋白（RFP）和一種音猬因子調(diào)控的膜相關(guān)增強(qiáng)型綠色熒光蛋白(EGFP)，以離散地標(biāo)記神經(jīng)元祖細(xì)胞群。作者利用THUNDER Imager Model Organism的景深擴(kuò)展（EDoF）功能采集了腦樣本的立體和宏觀圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行了small volume computational clearing（SVCC）處理。
結(jié) 果
使用THUNDER Imager采集的雞胚腦樣本結(jié)果如下圖1所示。
圖1：mScarlet RFP和音猬因子調(diào)控的EGFP標(biāo)記的神經(jīng)祖細(xì)胞雞胚腦圖像：A) Computational clearing處理前的原始寬場(chǎng)EDoF結(jié)果；B)SVCC處理后的結(jié)果。圖片來源：Timothy Sanders醫(yī)學(xué)博士兼哲學(xué)博士，美國(guó)芝加哥大學(xué)格羅斯曼神經(jīng)科學(xué)、定量生物學(xué)和人類行為研究所。
雞胚腦樣本的THUNDER圖像無模糊信號(hào)，并能清晰顯示結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，有助于破譯對(duì)發(fā)育生物學(xué)與遺傳學(xué)非常重要的信號(hào)通路。
參考文獻(xiàn)：
1.T. Sanders, E. Llagostera, M. Barna, Specialized filopodia direct long-range transport of SHH during vertebrate tissue patterning. Nature (2013) vol. 497, pp. 628–632, DOI: 10.1038/nature12157.
2.S. Agarwala, T. A. Sanders, C.W. Ragsdale, Sonic Hedgehog Control of Size and Shape in Midbrain Pattern Formation, Science (2001) vol. 291, iss. 5511, pp. 2147-2150, DOI: 10.1126/science.1058624
3.J. Schumacher, L. Bertrand, THUNDER Technology Note: THUNDER Imagers: How Do They Really Work? Science Lab (2019) Leica Microsystems
4.L. Felts, V. Kohli, J.M. Marr, J. Schumacher, O. Schlicker, An Introduction to Computational Clearing: A New Method to Remove Out-of-Focus Blur, Science Lab (2020) Leica Microsystems
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