痴呆症是一个广义术语，用于描述记忆、语言、推理和其他思维能力等认知功能的丧失。根据世界卫生组织(WHO)预测，到2050年全球将有1.39亿人罹患痴呆症。阿尔茨海默病(AD)是痴呆症最常见的病因，约占所有痴呆症病例的60-70%。
阿尔茨海默病是一种进行性疾病，这意味着患者的痴呆症状会在多年间逐渐形成，最终变得越来越严重。AD起因不明，发病机理尚不完全清楚，也缺乏有效的治疗手段。
髓鞘可以帮助我们拓展对AD的理解，它是大脑中的一种鞘状物质，可以让神经纤维（轴突）绝缘并加速对神经冲动的传导。最新研究(Steadman et al., 2020; Pan et al., 2020; Wang et al., 2020)表明，成年小鼠的髓鞘形成与空间记忆密切相关，髓鞘形成减少是导致年龄相关记忆功能衰退的原因之一。
在一项最新研究中，陆军军医大学（第三军医大学）基础医学院梅峰教授团队利用脑部切片的高分辨率成像，揭示了AD相关的髓鞘动态变化(Chen et al., 2021)。
在本次采访中，Evident中国市场销售部的金凯和成都智信科技有限公司的郑红霞将对话梅峰教授和研究员陈婧菲博士，就团队的研究及其在大脑切片成像方面的经验进行交流。
问：在罹患阿尔茨海默病的患者大脑中，髓鞘有哪些变化和作用？
答：我们采用细胞特异性荧光报告转基因小鼠对髓鞘的形成进行了观察，并揭示了APP/PS1小鼠（AD小鼠模型）大脑独特的髓鞘动态变化。条件性敲除小鼠、行为研究和电生理实验表明，促进髓鞘更迭可缓解AD小鼠的记忆丧失和海马体生理机能障碍。
研究的主要成果是，即使出现了广泛的脱髓鞘表现，AD小鼠大脑中的髓鞘再生也可以得到加强，从而使认知功能得到改善。这表明，通过基因改造或药物干预促进髓鞘的形成，可以有效改善AD引起的症状，为缓解AD相关症状提供了一种有希望的治疗手段。
问：在进行大脑切片成像时，您遭遇了什么技术难题？
答：我们小组需要获得包括大脑皮层、海马体和胼胝体在内的多个脑区的图像。这需要对大脑切片进行快速的多维和多通道成像。另一个难题是，细胞特异性荧光报告转基因大脑切片的信号会因光漂白而迅速减退。
因此，我们需要成像设备满足以下要求：
- 细胞特异性荧光报告基因的信号较弱且容易减退，因此需要设备具有高灵敏度且能够快速成像。
- 由于涉及不同的脑区，我们需要在多个位置观察髓鞘变化。我们还需要大脑切片的整体拼接图像，以避免在选择视场时存在主观性。
- 髓鞘和小神经胶质细胞具有三维结构，因此我们需要在Z轴方向拍摄高分辨率的三维图像。
在项目的早期阶段，我们在实验中使用了传统单点激光扫描共聚焦显微镜。尽管单点扫描显微镜能够在单个视场内形成高质量的图像，但我们必须将多个图像进行拼接，才能获得一个大面积图像，这样做非常耗时。荧光标记物也会因为标本上的光照而褪色。
经过大量研究，我们找到了IXplore Spin系统。这种转盘式共聚焦显微镜可以进行高速扫描，光毒性低，且具有自动图像拼接和多点成像等功能，为我们节省了大量实验时间。
问：IXplore Spin系统在获得实验结果方面发挥了哪些作用？
答：IXplore Spin系统获取图像的速度比我们的传统单点激光扫描共聚焦显微镜快30多倍。假设传统单点激光扫描共聚焦显微镜需要3-4个小时来进行成像，那么IXplore Spin系统仅需10分钟左右即可完成相同的工作。
这项研究需要对约60只小鼠的全脑切片进行成像。使用IXplore Spin系统大大减少了图像采集的时间，让我们能够迅速推进该项目。同时，IXplore转盘式共聚焦显微镜可实现荧光标本的重复成像，且灵敏度高、光毒性低，很大程度降低了对荧光标本的损害。
了解更多关于IXplore Spin显微镜系统的信息
IXplore显微镜系列指的是为不同的生命科学研究应用定制的倒置显微镜。IXplore Spin显微镜系统采用先进的转盘式装置，在延时实验中提供高速三维共聚焦成像，较大的视场和更长的细胞生存时间。
其优势特性包括：
- 增强的Z轴分辨率
- 自动图像拼接
- 在较厚的样本内进行精确的三维成像
- 降低光毒性和光漂白作用
- 可升级为SpinSR超分辨率模块
受访者：梅峰教授和陈婧菲研究员
梅峰教授 | 梅峰在加州大学旧金山分校获得博士学位，目前在中国重庆陆军军医大学（第三军医大学）担任副教授。他的研究小组长期研究髓鞘动态变化在大脑发育和疾病中的作用，并于2021年6月8日在《Neuron》杂志在线发表了题为《增强髓鞘更新可逆转阿尔茨海默病小鼠模型的认知功能障碍》的文章。 |
陈婧菲在中国重庆陆军军医大学（第三军医大学）神经生物学、大脑与智能研究重点实验室（重庆市教育委员会）组织学和胚胎学部门从事研究工作。
