在阿爾茨海默病中，異常蛋白質(zhì)蜿蜒穿過大腦，導(dǎo)致神經(jīng)元萎縮并死亡。但即使這些蛋白質(zhì)扼殺了大腦的分子機(jī)制，一些阿爾茨海默病患者也能很好地活到老年，而不會出現(xiàn)任何癥狀。了解是什么讓一些大腦在面對阿爾茨海默氏癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病時(shí)具有彈性，可能是未來治療的關(guān)鍵。
但數(shù)十年的研究未能從大腦的惡魔般復(fù)雜性中得出明確的答案。神經(jīng)組織是由一百種或更多種特殊細(xì)胞之間的相互作用構(gòu)成的，每一種細(xì)胞都由數(shù)千個(gè)復(fù)雜的分子機(jī)器提供動力。了解這些復(fù)雜的系統(tǒng)——以及它們在神經(jīng)退行性疾病中出錯(cuò)的地方——需要一種同時(shí)可視化腦組織的這些互鎖組件的方法。
Wu Tsai Neurosciences Institute 附屬機(jī)構(gòu) Sean Bendall 認(rèn)為他擁有完成這項(xiàng)工作的工具。堅(jiān)信許多頑固的科學(xué)問題只需要一種新的方式來看待問題，Bendall 領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)“毫無歉意的工具制造者”團(tuán)隊(duì)，他們構(gòu)建了強(qiáng)大的細(xì)胞和組織成像技術(shù)，以幫助解開生物學(xué)的分子復(fù)雜性。該團(tuán)隊(duì)的最新技術(shù)——稱為多重離子束成像，或 MIBI——提供了一種新方法，可以同時(shí)可視化數(shù)十種不同的腦組織成分，可能有數(shù)百萬種組合。
MIBI 在免疫學(xué)家加里·諾蘭 (Garry Nolan) 的實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)，本德爾在負(fù)責(zé)他自己的團(tuán)隊(duì)之前在那里接受了培訓(xùn)，MIBI 使用離子束在組織樣本上來回掃描，釋放金屬標(biāo)記的抗體，標(biāo)記數(shù)十個(gè)感興趣分子的位置.基于早期的單細(xì)胞多路復(fù)用技術(shù) Bendall 幫助 Nolan 實(shí)驗(yàn)室的先驅(qū)，稱為飛行時(shí)間流式細(xì)胞術(shù) (CyTOF)，MIBI 使用質(zhì)譜法識別飛行中的這些金屬離子，構(gòu)建了一塊高維分子畫像。具有納米級分辨率的完整組織。
MIBI 補(bǔ)充了斯坦福研究人員可用的其他多路復(fù)用組織成像技術(shù)，例如 CODEX——諾蘭實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的另一種技術(shù)，在讀取組織樣本的分子特征之前用熒光標(biāo)記物標(biāo)記組織樣本。使用這些其他技術(shù)，對適當(dāng)?shù)臒晒鈽?biāo)記物進(jìn)行成像有時(shí)可能是一項(xiàng)棘手的任務(wù)，因?yàn)榻M織的天然熒光會阻礙其他熒光信號。相比之下，MIBI 使用質(zhì)譜而不是熒光標(biāo)記可以避免其中的一些限制，幫助 Bendall 實(shí)驗(yàn)室?guī)椭芯咳藛T研究人類大腦的復(fù)雜性。
Bendall 的團(tuán)隊(duì)位于病理學(xué)系，發(fā)表了多項(xiàng)關(guān)于 MIBI 在癌癥和免疫學(xué)中的應(yīng)用的研究。但該團(tuán)隊(duì)的最新研究，目前可作為 BioRxiv 上的預(yù)印本，訓(xùn)練 MIBI 解決阿爾茨海默氏癥的復(fù)原力難題。
使用 MIBI 的多路復(fù)用功能，該團(tuán)隊(duì)探索了為什么在看似無病和患病患者的大腦中可能會看到相同的阿爾茨海默病分子粘性特征。該團(tuán)隊(duì)希望在兩種類型的大腦中定義病理區(qū)域，從不同認(rèn)知水平的患者的保存的死后大腦樣本中尋找模式。在所有患者中都有一個(gè)發(fā)現(xiàn)：一小群持續(xù)健康的神經(jīng)元，其特征是 MFN2 蛋白的表達(dá)增加，MFN2 是一種過去與阿爾茨海默病有關(guān)的保護(hù)因素，但一直拒絕進(jìn)行綜合分析。
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