CLARITY透明化技术在神经回路成像和追踪中的应用

CLARITY透明化技术

CLARITY技术是一种基于水凝胶包被的组织透明化技术,起始于斯坦福大学的Karl Deisseroth 实验室,第一篇文献报道是在2013年(Chuang et al., Nature, 2013),之后陆续应用于不同的研究中。在低温下(0-4℃)将多聚甲醛(PFA)、丙烯酰胺(Acrylamide)、甲叉-丙烯酰胺(Bis-Acrylamide)等通过心脏灌流输入动物体内,在多聚甲醛充分固定蛋白质、核酸之后,将组织样品升温至37℃,诱发丙烯酰胺、甲叉-丙烯酰胺聚合,在组织内部形成水凝胶,完整保留蛋白质和核酸的定位信息。应用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)溶液清除样品中主要的散光物质磷脂(图1)。进一步通过折射率匹配,让样品和样品间隙的折射率一致,从而使样品的光学通透性大大增强。

图1. CLARITY 实验步骤,透明效果以及半脑成像Chung et al., 2013, Nature

CLARITY技术的主要优点:

1.组织内部构建的水凝胶对保存蛋白、核酸有重要作用。可以实现脑内结构的大范围、多尺度成像(图2)。
2.水凝胶包被的组织去除脂质后通透性更好,可进行多轮染色(图3)。
3.可用于整脑的神经投射追踪(图4)。
4.可用于厚组织内不种细胞类型的标记和成像(图5)。

图2. 透明样品大范围、多尺度成像

图3. 多轮染色成像

图4. 整脑范围内神经投射追踪研究。Lerner, T. N. et al., 2015, Cell

图5. 厚组织内不同细胞活动的标记和成像.Slywestrak, E. L. et al., 2016, Cell.

CLARITY技术与病毒工具联用

参考文献

[1]Chen, T.W., Wardill, T.J., Sun, Y., Pulver, S.R., Renninger, S.L., Baohan, A., Schreiter, E.R., Kerr, R.A., Orger, M.B., Jayaraman, V., et al. (2013). Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity. Nature 499, 295-300.
[2]Gunaydin, L.A., Grosenick, L., Finkelstein, J.C., Kauvar, I.V., Fenno, L.E., Adhikari, A., Lammel, S., Mirzabekov, J.J., Airan, R.D., Zalocusky, K.A., et al. (2014). Natural neural projection dynamics underlying social behavior. Cell 157, 1535-1551.

感谢王浩提供相关材料

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