学术交流 | 北京脑科学与类脑研究中心赵瑚高级研究员来访交流

16. December 2021
by 沈燕

        哺乳动物的神经系统通过分级的神经投射调控着全身各部分组织器官，其结构和功能的紊乱可能会导致生物个体产生一系列神经或者精神疾病。因此，充分理解神经系统的结构和功能对于预防、诊断和治疗各类神经及精神疾病具有重要的意义。在神经科学领域中，解析神经元的联接和投射模式是一个基本且重要的任务。

        近年来，不同的生物样本制备方法和三维荧光成像技术已经成功地实现在单轴突水平上解析小鼠大脑神经元的全脑投射模式[1-2]。然而，针对外周器官或者脊髓的高分辨神经投射图谱绘制工作鲜有开展。

        2021年12月8日下午，应中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）脑认知与脑疾病研究所（简称“脑所”）脑信息中心毕国强教授邀请，北京脑科学与类脑研究中心赵瑚高级研究员来访交流，并在深圳先进院B100会议室做题为《Mapping of Individual Sensory Nerve Axons from Digits to Spinal Cord with the Transparent Embedding Solvent System(TESOS)》的报告。报告由孙坚原研究员主持，深圳先进院30余位老师和同学参与了学术交流，气氛热烈。

交流会现场

        赵瑚博士团队设计的透明化包埋溶剂系统 (Transparent Embedding Solvent System，TESOS) 以及在此基础上发展的成像、重构和数据分析管道为在微米分辨率水平上解析大样本的结构，特别是外周神经系统的联接图谱绘制提供了可靠的方案。

        TESOS技术具有较好的透明效果，对于GFP等荧光蛋白的兼容性也较好，其原理主要是通过紫外光照射含双酚A (一种牙科常用的树脂单体) 、苯甲酸苄酯和引发剂的包埋液，使树脂单体发生光固化形成一个透明且坚硬的组织块。

        利用TESOS技术，赵瑚博士团队首次实现了在微米分辨率水平上对小鼠的单个感觉神经元轴突投射从爪子到脊髓的完整解析，继而获得感觉神经元在外周的三维分布信息，例如单根轴突形成的终末数量和空间分布情况（支配多大的范围）等。

赵瑚高级研究员现场交流中

 

问答环节

1. 问：TESOS方法能不能兼容常规的抗体染色？抗体的渗透性怎么样？

答：TESOS方法跟抗体染色兼容，但是在抗体染色方面没有做出突破；抗体染色对我们来说依旧是一个很大的挑战，尤其是在外周组织（如皮肤、骨头等）的渗透性很差，如果结合电泳等促进渗透的方法应该会有较大的提升。

2. 问：如果用TESOS方法分别处理正常动物和疾病模型动物，然后比较它们的结构差异，或许会是一个很好的应用方向？

答：这是一个非常受欢迎的应用，值得去尝试，但是难点在于如何进行特异性标记。对于硬组织（如：骨头）不能用抗体去染色，需要可靠的转基因模型动物解决标记的问题。

3. 问：TESOS方法与其他的方法（例如VISoR）能否兼容？

答;我们的TESOS方法是比较独特的，用的试剂主要是苯甲酸苄酯和双酚A，是疏水的试剂，而VISoR样品制备方法中用的试剂是水溶性的，所以没有办法兼容。但是目前我们发展的第三代方法是水溶性的，用了不同的试剂配方。

 

参考文献

[1] PENG H, XIE P, LIU L, et al. 2021. Morphological diversity of single neurons inmolecularly defined cell types[J]. Nature, 598(7879): 174-181.

[2] WINNUBST J, BAS E, FERREIRA T A, et al. 2019. Reconstruction of 1,000projection neurons reveals new cell types and organization of long-rangeconnectivity in the mouse brain[J]. Cell, 179(1): 268-281.

 

 

赵瑚   高级研究员

北京脑科学与类脑研究中心

赵瑚，北京脑中心高级研究员。2001年于四川大学华西口腔医学院获得口腔医学博士学位，2003年于University of Virginia获得生物学硕士学位，2011年于UCLA牙学院获得临床牙科博士学位 (DDS)。于2003-2009和2011-2015在University Of Southern California牙学院柴洋实验室从事博士后工作，于2016年加入Texas A&M University牙学院从事助理教授工作和兼职临床牙医工作。于2021年八月份在北京脑科学中心入职。曾以第一或者通讯作者在Cell Stem Cell, Nature Cell Biology, Developmental Cell, Cell Research 等杂志发表文章。