五年前,薇薇安娜·格拉迪納魯在神經生物學實驗室裡切片小鼠大腦薄片,緩慢地彙編二維切片的影像,用於三維計算機渲染。在業餘時間,她會去看“人體世界”展覽。她對展出的“塑化”人體迴圈系統遺骸特別著迷。她突然想到,她在實驗室裡做的許多工作都可以用類似的過程更有效地完成。
“組織透明化”技術已經存在一個多世紀了,但現有的方法包括將組織樣本浸泡在溶劑中,這種方法速度慢,而且通常會破壞標記某些目標細胞所需的熒光蛋白。為了創造一種更好的方法,當時還是研究生的格拉迪納魯和她在神經科學家卡爾·戴瑟羅斯的實驗室的同事們專注於替換使組織不透明的脂質分子。* 然而,為了防止組織塌陷,這種替換需要像脂質一樣賦予組織結構。
第一步是安樂死一隻齧齒動物,並透過心臟將甲醛泵入其體內。接下來,他們去除了皮膚,並在其血管中填充了丙烯醯胺單體,這是一種白色、無味、結晶狀的化合物。這些單體建立了一個支撐性的水凝膠網,取代了脂質並使組織透明。不久之後,他們就可以在兩週內使整個小鼠身體變得透明。
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很快,他們就開始使用透明小鼠來繪製完整的小鼠神經系統圖譜。透明化使他們能夠識別外周神經——微小的神經束,人們對其知之甚少——並繪製病毒在小鼠血腦屏障上的傳播圖,他們透過用熒光劑標記病毒,將其注射到小鼠尾巴中,並觀察其擴散到大腦中來完成這項工作。“這就像看到整個世界與看到世界的各個切片,”格拉迪納魯說。這個過程減少了人為錯誤的機會,加快了實驗室工作速度,產生了更豐富的資料,並減少了實驗動物的使用。格拉迪納魯向任何有實驗室要求的實驗室提供她的水凝膠溶液配方。她的下一步是使用該技術來尋找、繪製和了解更多關於癌症和幹細胞的資訊。
*勘誤表(2014年11月19日):印刷版版本中的這句話在釋出後進行了編輯。原文報道這項工作是在已故免疫學家保羅·帕特森的實驗室完成的。