人腦冷凍

人腦冷凍

人腦冷凍可以推遲大腦組織死亡時間,對生物學研究有重大意義,是生物學專業術語。

(圖)冷凍人腦人腦

2009年4月,美國艾倫腦科學研究所藉助於5500萬美元資金、一組冷凍的人腦樣本以及能夠每天處理192個大腦切片的自動儀器,試圖完成一項看似不可能的任務——系統地繪製出2萬多個讓大腦灰質發揮作用的基因的表達形式。利用可讓絕大多數數據收集和分析工作實現自動化的儀器,他們在解決這一問題時所能實現的速度和規模卻是空前的。

實驗過程

1.推遲大腦組織死亡時間

(圖)冷凍人腦科學家推遲大腦組織——例如圖中的腦幹——的死亡時間,方式是利用乾冰冷凍樣本。在更高溫度下,核酸會散開,細胞膜也會迅速溶解。

2.乾冰中冷凍的人腦切片

(圖)冷凍人腦在冷凍前,人腦樣本必須被切成1厘米厚的小片。圖中展示的是被放置在乾冰中冷凍的一片人腦切片,研究人員為它穿上一件藍色羧甲基纖維素“外衣”。

3.幾微米厚的透明切

(圖)冷凍人腦一旦人腦切片被冷凍,技術人員會將其切成只有幾微米厚的透明切片。

4.冷凍的大腦切片被低溫保存

(圖)冷凍人腦冷凍的大腦切片被保存在低溫條件下,直到進行進一步切片處理並最終用RNA加以探測,以尋找特定的基因表達。利用被稱之為“原位雜交”的技術,科學家能夠揭示每個細胞內哪一個DNA(脫氧核糖核酸)片斷與RNA雜交。

5.5台自動化儀器

(圖)冷凍人腦實驗室自動化公司Tecan製造了5台自動化儀器,每台儀器每天可對192個樣本進行原位雜交。艾倫腦科學研究所每24小時能夠產生超過1太位元組數據。

6.經過冠狀面切割的大腦切片

(圖)冷凍人腦這些是經過冠狀面切割得到的大腦切片,可以想像從大腦前部切向後部。圖中上面的切片經過銀黃著色,下面的切片則用硫堇加以處理。

7.冠部經過蘇木精和曙紅染色

(圖)冷凍人腦人腦冠部經過蘇木精和曙紅染色。每一張載玻片——連同載玻片載入器和條形碼閱讀器——都是改進型萊卡600B顯微鏡自動拍攝的。

8.冠部經過銀黃著色

(圖)冷凍人腦整個人腦樣本的冠部經過銀黃著色。每兩秒鐘就會有一個新的載玻片圖片加入資料庫,這些顯微鏡總計可拍攝超過8500萬張圖片。

9.冠部經過改進型銀黃著色

(圖)冷凍人腦人腦樣本冠部經過改進型銀黃著色。一旦圖片進入資料庫,一種算法會將圖片變成有關基因表達的一張“熱量圖”。

10.冠部經過硫堇染色

(圖)冷凍人腦整個人腦的冠部經過硫堇染色。所有載玻片和樣本分析工作將於2012年完成。

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