2016年02月18日 星期四 23:57:08

掌握大中華市場脈動.亞洲專業華文生技產業月刊

透視果蠅全腦!中研院+清大三維光學顯微技術 探大腦記憶機制

2019.11.13環球生技雜誌/記者 巫芝岳

左:超解析全腦果蠅全腦多巴胺神經多尺度圖像;中:超解析之果蠅眼部單一神經;右:超解析全腦囊泡單胺運轉蛋白在神經上的分佈 (圖片來源:中央研究院)

左:超解析全腦果蠅全腦多巴胺神經多尺度圖像;中:超解析之果蠅眼部單一神經;右:超解析全腦囊泡單胺運轉蛋白在神經上的分佈 (圖片來源:中央研究院)

今(13)日,由中研院助研究員陳壁彰領導的團隊與江安世院士合作,將生物組織在顯微鏡下變得透明,並運用「透化層光定位顯微鏡」,成功解構果蠅全腦的多巴胺神經網路,看見記憶蛋白在特定神經細胞突觸上的新生。研究論文已於10月18日刊登於期刊《Nature Communications》。

近期,應用科學研究中心助研究員陳壁彰,與擔任清華大學生命科學院院長暨腦科學中心主任的江安世共同開發了「透化層光定位顯微鏡」,此次研究發現則是這項顯微技術首次應用成果。

該顯微鏡具有小於100奈米(nm)的三維空間解析度,除可看到細胞核孔的大小,更具有三維活體超分辨的解析;江安世將其用於觀察完整的果蠅大腦,也就是在比單一細胞大將近一萬倍的組織中,定位其中所有蛋白質分子。

要將螢光技術從過去的二維細胞影像推進到三維組織研究,仍有許多挑戰,例如:不透明的果蠅大腦光線穿透率很低、螢光染料難以均勻分布,以及層光顯微鏡觀察對象受限於很薄的單層細胞等。

為解決這些問題,研究團隊進行了跨領域實驗室的合作。首先,江安世發明的全腦組織透化方法,可將果蠅腦變透明,讓可見光得以穿透;而中研院物理所的胡宇光特聘研究員則針對螢光分子的嫁接進行修飾;李定國院士也在影像運算上給予指導;應科中心陳培菱研究員則具有處理超解析率影像的經驗;張書維副研究員則參與模擬光學系統。

最後,由本論文共同第一作者朱麗安博士與呂杰翰博士完成了系統的架設與實驗操作與結果分析,研究團隊成功讓顯微鏡在深約0.5毫米的大腦空間中,看見蛋白質分子的分布情形。

該技術也讓影像解析的速度大幅提升;原本一個晚上僅能解析一層二維的細胞影像,經團隊中台大劉彥廷同學撰寫的平行運算軟體將運算速度大幅提升,如今一天即可解析一隻果蠅全腦的三維影像,並可隨心所欲地在果蠅大腦中的任何神經元進行蛋白質數量的統計分析。

本研究除了由應用科學研究中心內部經費支持外,也獲得了包括中央研究院前瞻計畫、科技部特色領域中心計畫、教育部深耕中心計畫等多項補助。

中研院應科中心主任果尚志表示,目前該中心與清大生命科學院及腦科學研究中心也即將簽署菁英博士班合作備忘錄(MOU),希望在雙方單位既有的基礎上擴大合作。該計畫將提供成績優良及具研究潛力的博士班研究生每月優渥的獎學金,共同培育更多基礎科研人才。

人們因為不瞭解而產生誤解,致力將艱澀難懂的科學知識或專家報導,轉為簡單輕鬆的介紹,引導讀者有所啟發。

文章分類 全球新聞

發表迴響

未來活動

  1. 【臺北榮總60週年院慶】遺傳性疾病基因治療國際研討會

    十二月12日 12:30:00 - 十二月15日 17:30:00
  2. 益得(6461)法人說明會更新場地(108/12/16)

    十二月16日 14:30:00 - 16:00:00
  3. 北極星藥業-KY(6550)法人說明會(108/12/16)

    十二月16日 15:00:00 - 16:00:00
  4. 北極星藥業-KY(6550)法人說明會更新場地(108/12/16)

    十二月16日 15:00:00 - 16:00:00
  5. 進階(3118)法人說明會(108/12/17)

    十二月17日 14:00:00 - 16:00:00

Copyright© 2019 環球生技投資股份有限公司. All rights reserved.

讀者服務電話:(02)2726-1065  時間:週一 ~ 週五 9:00 ~ 18:00

服務信箱:service@gbimonthly.com

地址:110臺北市信義區松德路161號2樓之3, Taiwan