Science | 新方法实现全脑单细胞水平转录状态分析

学术   2024-11-22 23:59   北京  

全脑单细胞水平的转录分析能够帮助人们整体系统地分析脑的复杂3D结构,以及这种结构在基因变异以及药物作用下的变化[1]。

但是,目前技术上的挑战是,受限于探针穿透、RNA降解、组织透明度等等方面的因素,RNA标记与成像基本上最多在几毫米厚的组织切片上进行[1]。

最新一项发表在Science的工作很好地应对了这个问题,开发新方法在小鼠甚至豚鼠实现了全脑内外均一的靶向RNA标记与成像[1]。

此项被称作TRISCO(Tris buffer–mediated retention of in situ hybridization chain reaction signal in cleared organs)的方法的关键是结合优化的原位RNA标记(in situ hybridization chain reaction (isHCR))[2], [3]与的组织透明化方案(immunolabeling-enabled three-dimensional imaging of solvent-cleared organs (iDISCO)[1], [4]。

具体而言,研究人员通过:1. 降低温度(4℃)实现了isHCR探针的均一渗透;2.用Tris缓冲液替换SSCT缓冲液进一步增加了组织透明化效果(大概是避免了盐分沉积)[1]。

TRISCO通过调整buffer和isHCR标记温度实现了全脑的RNA均一靶向标记和成像[1]。

进一步,研究人员结合对marker RNA的标记以及与常规(2D)方法的比对验证了TRISCO的可靠性;并展示了TRISCO在多种哺乳动物(小鼠、大鼠、豚鼠以及人胚胎脑)多器官(脑、脊髓、心脏、肺等等)的通用性[1]。

TRISCO流程概括以及对小鼠全脑的转录成像效果[1]。

该项工作来自瑞典Karolinska Institutet Per Uhlén以及Shigeaki Kanatani等研究人员;2024年11月21日发表在Science[1]。

研究人员表示后续可结合进一步的流程优化提高multiplexing能力[1]。

Comment(s):

挺炫酷的工作;温度和buffer的改变带来的重要进展。

TRISCO看来特别适合涉及左右脑半球协同的神经环路分析。

另外,该项工作对protocol优化的思路也通用地用于很多成像或者生化等实验。

参考文献:

[1] S. Kanatani et al., “Whole-brain spatial transcriptional analysis at cellular resolution,” Science (80-. )., vol. 386, no. 6724, pp. 907–915, Nov. 2024, doi: 10.1126/science.adn9947.

[2] R. M. Dirks and N. A. Pierce, “Triggered amplification by hybridization chain reaction,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 101, no. 43, pp. 15275–15278, 2004, doi: 10.1073/pnas.0407024101.

[3] N. Tanaka et al., “Three-dimensional single-cell imaging for the analysis of RNA and protein expression in intact tumour biopsies,” Nat. Biomed. Eng., vol. 4, no. 9, pp. 875–888, 2020, doi: 10.1038/s41551-020-0576-z.

[4] N. Renier, Z. Wu, D. J. Simon, J. Yang, P. Ariel, and M. Tessier-Lavigne, “IDISCO: A simple, rapid method to immunolabel large tissue samples for volume imaging,”Cell, vol. 159, no. 4, pp. 896–910, 2014, doi: 10.1016/j.cell.2014.10.010.

原文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn9947

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