【科研突破】中大研發新組織成像技術 更精準了解大腦結構助腦科病研究推進

社會 12:29 2022/09/22

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中大研發新組織成像技術,更精準了解大腦結構助腦科病研究推進。(中大提供)

目前可以完整呈現腦部結構的技術並不普及,而且成本高昂。為了克服這個挑戰,香港中文大學張金菱治療柏金遜綜合症研究中心研發了一項快速、可廣泛應用的技術,能製造出穩定的抗體,更精準了解大腦結構,有助對柏金遜症或其他腦神經疾病有更好的病理理解,加快研發治療方案。研究結果已於最新一期的國際科學期刊《自然–方法》發表。

完整的腦部三維結構成像,對研究大腦在健康與疾病狀態下的功能十分重要。抗體免疫染色是目前一種關鍵而廣泛應用的生物組織成像技術,利用抗體定位生物組織中的分子,以呈現出組織的結構。然而,由於抗體無法滲入生物組織深處,因此應用於三維組織成像仍有許多限制。

由中大醫學院精神科學系助理教授、張金菱治療柏金遜綜合症研究中心首席研究員黎曦明和中大醫學院內科及藥物治療學系及生物醫學學院助理教授、張金菱治療柏金遜綜合症研究中心副主任高浩醫生領導的研究團隊研發了一項三維免疫標記策略——ThICK染色技術,以解決過去抗體免疫染色的限制。

黎曦明解釋,抗體大多對熱力及化學物質「變性劑」十分敏感,因此在進行抗體免疫染色時必須採用合適的溫度和變性劑,否則會令抗體變得不穩定並失去作用。

中大醫學院精神科學系助理教授、張金菱治療柏金遜綜合症研究中心首席研究員黎曦明。(直播截圖)

為解決這個問題,研究團隊研發了一項化學技術,能轉化市面上研究中常用的抗體,提升其對不同溫度和變性劑的適應力。經轉化後的耐熱抗體稱為SPEARs (熱穩定抗體),如應用於抗體免疫染色,能夠靈活配搭不同溫度及變性劑,讓抗體進入生物組織深處,以完整呈現當中的生物分子。 如應用在ThICK染色技術中,能有助突破目前抗體免疫染色在三維成像方面的限制,提升現有大腦結構的成像技術。

SPEARs 提供更穩定的染色用抗體和更高的組織滲透力

研究團隊利用SPEARs進行ThICK染色技術測試,結果顯示可以在72小時內完成整個小鼠大腦的抗體免疫標記;而應用於人類腦部組織時,SPEARs所需的抗體數量較其他抗體少三倍,染色滲透度深近四倍。

張金菱治療柏金遜綜合症研究中心研究員劉禹謙及鄧裕美同為是次研究報告的共同第一作者,劉禹謙解釋:「與其他先進的技術相比,ThICK染色技術能更快地完成整個器官的抗體免疫標記。如利用現有技術進行抗體染色,每一輪抗體染色需時1至8周,而ThICK染色技術則只需1至3天;不計抗體,新染色技術只需要幾毫子的成本。」

高浩指出,SPEARs 抗體是研究疾病的新武器。這項新技術特別適用於腦神經疾病的研究,期盼這項研究成果能加快未來研發診斷與治療的新技術及方法。

中大醫學院內科及藥物治療學系及生物醫學學院助理教授、張金菱治療柏金遜綜合症研究中心副主任高浩。(直播截圖)

不過研究團隊指出,現時新技術暫最多可以應用在三分之一個人體大腦中,要了解整個人腦的結構仍有待進一步研究;團隊又稱,新技術有望可應用在結構複雜的腎臟及需要大範圍了解情況的大腸,但仍需要5至10年的安全驗證才可應用於臨床病人上。

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記者:陳麗娜