01研究介紹
腦組織樣本的組織學(xué)分析給我們提供了有關(guān)導(dǎo)致常見神經(jīng)退行性疾病的病理過程的寶貴信息。在這種情況下，開發(fā)新的高分辨率成像方法是神經(jīng)科學(xué)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。為此，我們使用了一種被稱為隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡 (STORM) 的超分辨率成像技術(shù)來分析人腦切片。作者將 STORM 細(xì)胞成像方案與神經(jīng)病理學(xué)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)患有神經(jīng)退行性疾病的患者和對(duì)照受試者的腦樣本進(jìn)行了成像。
02研究結(jié)果（節(jié)選）
作者在新皮質(zhì)、白質(zhì)和腦干樣本中執(zhí)行了 2D、3D 和雙色STORM成像 。STORM 被證明在可視化致密蛋白質(zhì)包涵體的組織方面特別有效，作者對(duì)阿爾茨海默病、帕金森病、路易體癡呆和額顳葉變性患者的中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的病理聚集體進(jìn)行了 <50 nm 分辨率的成像。聚集的 Ab 分支在細(xì)胞外基質(zhì)中呈網(wǎng)狀和交聯(lián)，寬度為 60 至 240 nm。神經(jīng)元內(nèi) Tau 和 TDP-43 內(nèi)含物更密集，胞體呈蜂窩狀，軸突呈絲狀組織。最后，α-突觸核蛋白病理學(xué)的 STORM 成像揭示了路易體的內(nèi)部組織，這是傳統(tǒng)熒光顯微鏡無法觀察到的。
1、使用 STORM 和TEM測量對(duì)人腦前額葉皮層冷凍樣本進(jìn)行成像
圖1、使用 STORM 對(duì)人腦樣本進(jìn)行超分辨率成像。
（A) 用于 STORM 成像的光學(xué)設(shè)置示意圖。I.B.，入射光束；E.F，漸逝場；R.B.，反射光束。
(B) STORM 采集人腦切片中的皮層軸突，對(duì)神經(jīng)絲 (NF) 進(jìn)行免疫染色：首先采集傳統(tǒng)的寬視場熒光顯微鏡圖像。
(B1)，然后強(qiáng)烈增加激發(fā)功率以誘導(dǎo)熒光團(tuán)閃爍，并獲得數(shù)千幀記錄（B2-B5）。以亞像素精度（B6-B9）在每幀的基礎(chǔ)上檢測到激活的熒光分子的定位。然后使用來自所有幀的累積定位來重建超分辨率圖像（B10）。IF，成像幀。
(C) 使用常規(guī)寬視場熒光顯微鏡、STORM 和透射電子顯微鏡 (TEM) 獲得的縱向和橫向切片前額葉皮層軸突的代表性圖像。
（D 和 E）使用常規(guī)熒光顯微鏡、STORM 和 TEM 在人腦中測量的軸突直徑（縱向切片）和面積（橫向切片）。誤差線表示具有標(biāo)準(zhǔn)偏差的平均值。*P < .001
2、AD 患者腦樣本中老年斑和神經(jīng)原纖維纏結(jié)的STORM圖像
圖2、AD患者大腦樣本中老年斑和神經(jīng)原纖維纏結(jié)的STORM圖像。
（A1) AD 患者新皮質(zhì)中老年斑的代表性圖像（Ab 的免疫組織化學(xué)檢測）。
(A2) 同一患者的新皮質(zhì)切片中整個(gè)老年斑塊的常規(guī)熒光顯微鏡圖像對(duì) Ab 進(jìn)行免疫染色。(A3) 同一區(qū)域的風(fēng)暴圖像。插圖（1 和 2）顯示了聚合 Ab 分支的分布和大小的特寫細(xì)節(jié)。(A4) 老年斑中 Ab 纖維（黑色箭頭）的比較 TEM 圖像。
(B1) AD 患者新皮質(zhì)中神經(jīng)原纖維纏結(jié)的代表性圖像（p.Tau 的免疫組織化學(xué)檢測）。
(B2) 在同一患者的新皮質(zhì)切片中，整個(gè)退化神經(jīng)元的胞體內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)的常規(guī)熒光顯微鏡圖像被 Ab 沉積包圍。
(B3) 通過結(jié)合傳統(tǒng)熒光顯微鏡 (Ab) 和 STORM (p.Tau) 對(duì)同一神經(jīng)元進(jìn)行成像。插圖（3 和 4）顯示了胞體中 p.Tau 聚集體的蜂窩結(jié)構(gòu)和軸突中的絲狀組織的特寫細(xì)節(jié)。
(B4) 神經(jīng)原纖維纏結(jié)中 Tau 絲（白色箭頭）的比較 TEM 圖像。
03研究總結(jié)
本文中，作者結(jié)合了超分辨率顯微鏡和神經(jīng)病理學(xué)技術(shù)來分析人腦切片。迄今為止，組織中納米結(jié)構(gòu)的成像主要依賴于透射電子顯微鏡，這是一項(xiàng)耗時(shí)的技術(shù)，需要超薄組織切片 (50-70 nm) 進(jìn)行嚴(yán)格的樣品制備，并限制了免疫靶向多樣性和3D采集。相反，STORM在樣品制備，廣闊的觀察領(lǐng)域，多分子標(biāo)記和3D采集方面具有光學(xué)熒光顯微鏡的優(yōu)勢，而圖像采集和重建僅需幾分鐘。 人腦樣本的 STORM 成像進(jìn)一步打開了全面了解常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病的大門。這種技術(shù)的便利性應(yīng)該會(huì)直接擴(kuò)展其在人腦超分辨率成像方面的應(yīng)用，為當(dāng)前神經(jīng)科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)提供更好解決方案。
04超高分辨率顯微成像系統(tǒng)iSTORM
前文中提及的隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微鏡（STORM）技術(shù)，目前已成功實(shí)現(xiàn)商用，有需要STORM技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的專家老師們，請文末填寫問卷，即可預(yù)約獲得 iSTORM 超高分辨率顯微成像系統(tǒng)試拍服務(wù)哦~
超高分辨率顯微成像系統(tǒng) iSTORM，成功實(shí)現(xiàn)了光學(xué)顯微鏡對(duì)衍射極限的突破，使得在 20 nm的分辨率尺度上從事生物大分子的單分子定位與計(jì)數(shù)、亞細(xì)胞及超分子結(jié)構(gòu)解析、生物大分子生物動(dòng)力學(xué)等的研究成為現(xiàn)實(shí)，從而給生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域帶來重大性突破 。
圖3、超高分辨率顯微成像系統(tǒng)iSTORM。
超高分辨率顯微成像系統(tǒng) iSTORM 具有 20 nm超高分辨率、3通道同時(shí)成像、3D同步拍攝、實(shí)時(shí)重構(gòu)、2小時(shí)新手掌握等特點(diǎn)，已實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞單分子定位與計(jì)數(shù)，并提供熒光染料選擇、樣本制備、成像服務(wù)與實(shí)驗(yàn)方案整體解決方案， 以納米級(jí)觀測精度、高穩(wěn)定性、廣泛環(huán)境適用、快速成像、簡易操作等優(yōu)異特性，獲得了超過50家科研小組和100多位科研人員的高度認(rèn)可。
參考文獻(xiàn)：
P. Codron, F. Letournel, S. Marty, L. Renaud, A. Bodin, M. Duchesne, C. Verny, G. Lenaers, C. Duyckaerts, J.-P. Julien, J. Cassereau and A. Chevrollier (2021) Neuropathology and Applied Neurobiology 47, 127–142 STochastic Optical Reconstruction Microscopy (STORM) reveals the nanoscale organization of pathological aggregates in human brain
