收藏!2023下半年fMOST应用精选文献合集

2024-01-18

骆清铭院士和龚辉教授带领MOST团队发明的显微光学切片断层成像系列技术(MOST/fMOST)作为介观尺度最精准的三维完整器官成像技术,已在神经机制、脑疾病、心脑血管疾病以及药理毒理等科学前沿领域研究中发挥重要作用,并带动了相关标记技术和大数据处理和解析技术的发展。

 

近半年来,应用fMOST技术的学术研究硕果累累,相关论文发表在Nature Neuroscience、Neuron、Advanced Science、Theranostics、Cell Reports等多家知名国际期刊上。小编精心整理了其中9篇典型文章进行概要解读,内容涵盖了神经环路研究、组织器官成像研究、fMOST新技术等多个领域,供大家参考。

 

01-神经环路研究

小脑调控高速运动新环路

文章题目:Excitatory nucleo-olivary pathway shapes cerebellar outputs for motor control

发表时间:2023-07-20

发表期刊Nature Neuroscience

研究团队:荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学医学中心高振宇教授团队、MOST团队

内容概要:研究综合利用病毒示踪,免疫电镜,电生理,光遗传学和药理学实验发现兴奋性小脑核-橄榄核环路,能够调控小鼠的快速眼动和头部运动,同时能通过内部反馈机制限制运动的幅度和速度。同时进一步利用高亮稀疏标记病毒,通过fMOST成像技术以单突触分辨率描绘了兴奋性FN-IO神经元的全脑投射,证实了兴奋性FN-IO神经元分别投射至运动相关脑区及含中脑和丘脑在内的非运动脑区,参与不同的运动和非运动功能。该项研究挑战了长期以来关于小脑通过抑制下橄榄核的理论,并为小脑调控高速运动提供了崭新的环路机制。

 

 

 

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41593-023-01387-4

 

抑郁症-奖赏贬值新环路

文章题目:A Corticoamygdalar Pathway Controls Reward Devaluation and Depression Using Dynamic Inhibition Code

发表时间:2023-09-20

发表期刊Neuron

研究团队:北京脑科学与类脑研究所罗敏敏教授团队

内容概要:研究通过光纤记录、微型显微镜结合行为学和遗传学操纵发现小鼠前扣带回皮层(ACC)锥体神经元与奖赏贬值相关。为进一步解析ACC神经元的下游投射模式,结合fMOST技术对复杂的ACC神经元的全脑投射进行三维成像,重构出44个神经元的完整形态,鉴定出投射到VTA、BLA、NAc、MS及OFC的5类ACC神经元亚群,揭示了ACC-BLA环路能够编码并控制奖赏贬值。这一发现为抑郁症和肥胖症等奖赏障碍性疾病的治疗了新思路。

 

 

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.08.022

 

02-组织器官成像

肺转移病理图谱及药物三维分布

文章题目:Cross-scale tracing of nanoparticles and tumors at the single-cell level using the whole-lung atlas

发表时间:2023-08-02

发表期刊Science Advances

研究团队:临港实验室殷宪振团队、国科学院上海药物研究所张继稳团队、上海药物所博士研究生曹泽颖和临港实验室研究助理赵艳丽为本文共同第一作者

内容概要:研究基于MOST/fMOST技术,在三维空间、单细胞水平上,构建B16F10小鼠肺转移瘤病理图谱,阐明了纳米载体在肿瘤和临近组织的时空分布规律,对其在肿瘤组织的渗透行为及靶向效率进行定量评价。包括对肺气管高精度内窥、解析病灶对周围肺泡挤压和侵袭的规律、全肺图谱内的肿瘤病灶分类,以及各阶段肿瘤血管结构参数的定量分析等。利用fMOST技术实现了全肺肿瘤病理结构和纳米颗粒的跨尺度高精度同步可视化,为理解肿瘤微环境和靶向递送系统的药物分布和药效学评价奠定坚实的基础。

 

 

 

原文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh7779

 

原位肾积水病理图谱

文章题目:3D autofluorescence imaging of hydronephro-sis and renal anatomical structure using cryo-micro-optical sectioning tomography

发表时间:2023-09-04

发表期刊Theranostics

研究团队:MOST团队

内容概要:研究采用在体冷冻固定(IVCF)维持小鼠肾脏的体内形态和血管灌注状态,分别选择单侧输尿管梗阻(UUO)和db/db小鼠作为急性和慢性肾积水模型,进行单细胞分辨率的全肾冷冻MOST自发荧光成像,实现了小鼠肾积水分布,肾亚区、肾单元和功能性毛细血管的跨尺度结构三维可视化,为理解肾积水等肾脏相关疾病发生发展过程提供技术支撑,为早期肾脏病变诊断提供独特见解。

 

 

 

原文链接:https://www.thno.org/v13p4885.htm

 

03-fMOST新技术

类器官高通量成像新策略

文章题目:Cerebral Organoid Arrays for Batch Phenotypic Analysis in Sections and Three Dimensions

发表时间:2023-09-09

发表期刊International Journal of Molecular Sciences

研究团队:MOST团队

内容概要:在这项研究中,研究人员提出了在琼脂糖中对批量类器官进行整体染色、包埋和成像的综合策略。通过fMOST成像技术实现同时对多个疾病模型类器官的原位表型分析,并对特定生物标志物进行3D空间定位,极大提高了实验效率和统计数据的可靠性。研究人员在数个小时可完成了对由 D-半乳糖、过氧化氢和脂多糖 (LPS) 诱导的脑疾病模型类器官的细胞活力和衰老标志物的分析。这一策略为药物筛选、疾病建模和芯片器官的研究提供了新的思路和方法,极大了提高科研效率。

 

 

 

原文链接:https://www.mdpi.com/1422-0067/24/18/13903

 

大体积高效三维成像新策略

文章题目:On-line clearing and staining method for the efficient optical imaging of large volume samples at the cellular resolution

发表时间:2023-09-01

发表期刊Biomedical Optics Express

研究团队:MOST团队

内容概要:在这项研究中,研究人员提出了一种新型的在线透明化和实时染色技术,利用fMOST技术可实现高效大体积样本的高分辨率三维光学成像。利用高效成像液增加染色和成像深度,极大减少了切片和扫描时间。通过这一策略,可在2.63h获取小鼠全脑Aβ 斑块,并在49h以1.625 × 1.625 × 10 μm的分辨率完成成年猪脑半球单细胞成像。在线透明化和染色可以高速获得大体积样品的细胞分辨率数据集,以实现对大型哺乳动物大脑的分析和研究,帮助人类克服各种疾病。

 

 

 

原文链接:https://opg.optica.org/boe/fulltext.cfm?uri=boe-14-9-4800&id=536629

 

机器学习助力神经元轴突分析

文章题目:Single-neuron analysis of axon arbors reveals distinct presynaptic organizations between feedforward and feedback projections

发表时间:2023-09-01

发表期刊Cell Reports

研究团队:中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)严军教授团队

内容概要:在这项研究中,研究团队使用了机器学习方法来详细分析通过fMOST成像技术所获取的6,357个远程投射神经元中的62,374个轴突树突。利用算法对轴突的突触小体和经过的轴突进行划分,同时揭示了前馈和反馈投射间的轴突树突在空间分布、形态特征和突触前小体分布上的显著差异。这一突破性研究不仅展示了fMOST技术在神经科学领域的强大应用潜力,也为理解神经元在大脑中的组织原则提供了重要见解。

 

 

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113590

 

各向同性分辨率解决方案

文章题目:Deep self-learning enables fast, high-fidelity isotropic resolution restoration for volumetric fluorescence microscopy

发表时间:2023-08-28

发表期刊Light-Science & Applications

研究团队:MOST团队

内容概要:在这项研究中,研究人员提出了一种称为Self-Net的深度自学习方法,该方法通过低分辨率的轴向数据生成来自相同原始数据集的高分辨率横向图像。这一技术可以实现快速且高保真的各向同性分辨率恢复,显著提升在各种显微平台在三维成像中的分辨率。利用Self-Net对fMOST 小鼠全脑的0.2×0.2×1μm的原始数据恢复,首次实现了0.2×0.2×0.2μm 的体素分辨率的各向同性全脑成像。通过该技术可解决所有类别3D荧光显微镜的分辨率各向异性,在生物医学研究和诊断等领域具有重要的应用价值。

 

 

 

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41377-023-01230-2

 

全脑光学成像最新研究进展

文章题目:Whole-brain Optical Imaging: A Powerful Tool for Precise Brain Mapping at the Mesoscopic Level

发表时间:2023-09-01

发表期刊Neuroscience Bulletin

研究团队:MOST团队

内容概要:文章详细对介观尺度全脑光学成像技术的基本原理、技术路线和最新发展进行概述,通过全脑光学成像在介观尺度绘制全脑范围神经环路、血管网络的三维精细结构可以为理解大脑提供重要的结构信息,是阐明脑功能运行机理的一个重要前提。同时对非人灵长类动物全脑光学成像和全脑数据定量等挑战进行剖析,进一步指出,随着硬件性能的提升和混合方法的出现,对非人灵长类动物的整个大脑进行快速而详细的分析将变得更加可行。全脑光学成像方法的不断进步,将为解密结构与功能的关系,以及理解复杂的大脑功能和人脑疾病提供关键信息。

 

 

原文链接:https://doi.org/10.1007/s12264-023-01112-y

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