案例研究

研究人脑发育与疾病

人体皮质球体的高分辨率成像

由人类诱导多能干细胞(iPSCs)制造的神经球体为研究大脑发育以及神经疾病的潜在病理机制提供了有效和新颖的工具。然而,使用传统的基于摄像机的宽视场荧光显微镜对三维(3D)神经元组织成像,对于获得高分辨率、清晰的图像提出了重大挑战。具体来说,由于球体样品的厚度,雾和对比度损失是常见的问题,当用传统的显微镜方法成像这类三维样品时。在这里,我们证明了THUNDER Imager模型生物以及使用THUNDER Imager 3D细胞培养与大容量计算清除(LVCC),能够提供清晰和高对比度的荧光标记皮质球体图像。

作者

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介绍

研究人脑发展的最大挑战之一是进入完整和运作的人脑组织[1].与常规2D单层神经元培养物相比,3D HIPSC衍生的神经体外培养物的发展的最新进展允许更准确地模拟体内组织[1,2].神经球状体是3D IPSC衍生的神经元培养物,其概括了人脑的细胞建筑,并且可用于在发育过程中模拟脑组织[1,2].例如,在体外组装的神经球体可以用来研究神经元如何迁移、成熟和整合到发育中的大脑皮层的功能网络中。神经球体成像和研究的进展具有巨大的潜力,可以获得以前难以理解的神经发育障碍方面的机制,开发新的治疗方法,并促进神经再生研究。

挑战

厚的3D生物标本(如神经球体)的成像需要一种成像解决方案,该方案允许在大范围内快速筛查,同时在标本内部的深点产生对比度良好的清晰图像。因此,使用基于相机的宽视场荧光显微镜成像活球状体提出了几个重要的挑战。尽管它使用方便、速度快、检测灵敏度高,但当用于可视化厚标本时,宽视野显微镜经常产生失焦模糊或“薄雾”的图像。这种效应是由于检测到的荧光信号从样品的焦外平面发射,并显著降低了图像对比度。此外,共聚焦显微镜可以用来捕捉球体的3D图像,然而,通常需要很长的扫描时间来捕捉整个神经球的图像。

方法

活体完整的皮质球体直径1.7 mmTHUNDER成像仪模型生物雷声成像仪组织.使用2倍、0.15 NA物镜和3.4倍变焦因子获得THUNDER成像仪模型生物的皮质球体图像。使用THUNDER成像仪组织拍摄的球体图像是使用10倍物镜拍摄的,不允许对整个神经球体成像。对于这两款THUNDER成像仪,采用了大体积计算清除(LVCC)[3]来清除雾霾,提高原始原始图像的对比度和分辨率。

结果

使用光片显微镜对皮质球体成像的过程需要大量的时间。相比之下,雷霆成像者由于阔地立体声检查的速度更快,提供了一种快速的方式来筛选和图像神经球体,与计算清零的功率相结合。捕获了图1中呈现的清除皮质球体的图像THUNDER成像仪模型生物.此外,利用了图2中显示的皮质球状体的类似图像雷声成像仪组织.虽然这两种类型的THUNDER成像仪都可以用于神经球的成像,但THUNDER成像仪模型生物(立体显微镜结合计算清除)[3]),使用户可以观察整个球体,以及球体的不同区域,使标本筛选更快更容易。

结论

使用一个THUNDER成像仪模型生物或者雷声成像仪组织和大容量计算清理(LVCC)[3]成像皮质球体产生清晰清晰的图像,同时消除广域系统典型的失焦模糊或雾霾。此外,THUNDER成像仪可以在整个用于3D图像重建的z -堆栈中轻松地对大范围的球体进行扫描,具有更高的对比度和更清晰的细节。对于皮质球体的成像,THUNDER成像仪模型生物(基于立体显微镜)提供了自由缩小和缩小标本的能力,便于整个球体和不同区域的观察。这种能力允许更快速和直接的标本筛选。

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