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柏金遜治療|中大研發新組織成像ThICK染色技術、助了解大腦結構治療柏金遜

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柏金遜治療|隨著全球人口老化,柏金遜病、阿茲海默症及腦小血管病等腦神經疾病為各地社會及經濟帶來沉重負擔。為推動診斷及治療技術的發展,利用動物模型及人體腦組織研究和了解腦神經疾病的病理過程甚為重要。然而,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(中大)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,應用於生物組織分子的快速標記與成像,有助提升現時的大腦組織抗體免疫染色成像技術。研究結果已於最新一期的國際科學期刊《自然–方法》發表,並被選為封面故事。

責任編輯:貓毛@Medical Inspire 醫.思維|圖片來源:張金菱治療柏金遜綜合症研究中心

柏金遜治療|中大研發新組織成像ThICK染色技術、助了解大腦結構治療柏金遜

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是次發表的研究文章被國際科學期刊《自然–方法》選為封面故事

新技術可更深入和具體呈現生物組織的三維結構

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。有見及此,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醫生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。

黎曦明醫生解釋:「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。」

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

SPEARs 抗體的研發提供了一種快速、簡單及能廣泛應用的新方法。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醫生及鄧裕美同學同為是次研究報告的共同第一 作者,在克服研究上的挑戰與研發 SPEARs 抗體上貢獻良多。劉禹謙醫生解釋:「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 週,而 ThICK 染色技術則只需 1 至 3 天。」鄧裕美同學補充: 「這項新技術適用於目前市面上的大部分抗體、不同類別的生物組織保存與透明化方法,因此大部分實驗室皆能輕易掌握及應用。」

高浩醫生指出:「SPEARs 抗體是我們研究疾病的新武器。這項新技術特別適用於腦神經疾病的研究,我們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。」

黎曦明醫生及高浩醫生同為中大醫學院李嘉誠健康科學研究所首席研究員。是次研究亦獲裘槎基金會、國家自然科學基金委員會、創新科技署及香港研究資助局的支持和資助。

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(左起:張金菱治療柏金遜綜合症研究中心研究員及研究報告共同第一作者鄧裕美同學;研究中心副主任、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高浩醫生;張金菱女士;研究中心主任莫仲棠教授;研究中心首席研究員及中大醫學院精神科學系助理教授黎曦明醫生和研究中心研究員及研究報告共同第一作者劉禹謙醫生。)

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