当前位置 : X-MOL首页行业资讯 › Science子刊:科学家制作了透明骨头,到底有啥用?

Science子刊:科学家制作了透明骨头,到底有啥用?

和头发、指甲、皮肤、血液相似,人体的骨骼也是不断更新的。老的骨组织脱落,骨髓中的干细胞,即骨祖细胞(osteoprogenitor),又会重新长出新的骨组织顶替上。对于健康的骨骼,新老骨组织的交替是一个非常精密的平衡,这能维持骨骼状态的稳定。如果这种平衡被打破,人就可能患上各种骨骼疾病,如骨质疏松。为了进一步理解骨质疏松症等疾病的发生机制,科学家需要研究骨髓干细胞的活动特征。然而这类细胞数量稀少,而且在骨骼内部的分布并不均一,再加上骨骼十分坚固又不透明,观察研究这些细胞成了一大难题。


幸好,加州理工学院(Caltech)的研究者们开发出了一项新的技术,使得完整的骨头变得透明化,进而帮助研究者们观察内部干细胞的活动情况。这一技术对治疗骨质疏松症的药物测试将具有深远的意义。这项研究发表在近期的Science Translational Medicine 杂志上。

图片来源:Sci. Transl. Med. / Caltech


文章的第一作者、生物学和生物工程博士后Alon Greenbaum说,“由于骨骼中干细胞实在太少了,从几个骨切片中很难确定它们的数量和位置。而且骨切片会破坏骨头的结构,失去很多复杂的信息。我们必须在完整的组织中观察。”


为了实现这一点,研究者们开发出了一种叫做"Bone CLARITY"的技术,将组织细胞中不透明的成分,例如钙和脂质等去除,同时通过注入透明的水溶胶基质成分保持骨组织的结构。

一步步处理后透明化的骨头。图片来源:Sci. Transl. Med.


研究者用转基因小鼠的骨头进行试验。这些转基因小鼠的干细胞能够发出红色的荧光,方便观察和成像。研究者选取了小鼠不同部位的骨头,每个长约几厘米。首先是除了骨头中的钙质,钙会使骨头更加不透明。接着,研究者向骨头中注入透明的水凝胶,固定组织结构和细胞的位置。最后,利用温和的去污剂除去骨头中的脂质成分,制成完整而透明的骨头。利用高分辨显微镜和拍照系统,能够清晰地看到骨头中发出红色荧光的干细胞。

透明骨中发红色荧光的干细胞。图片来源:Sci. Transl. Med.


该课题组也在全力推进Bone CLARITY技术的实用化。他们与生物技术公司安进(Amgen)的研究人员合作,使用Bone CLARITY技术来测试一种用于治疗骨质疏松症的新药。


论文的共同第一作者Ken Chan说,“安进的合作者称这种新药物能够增加骨骼重量。然而它对干细胞的影响还不清楚,我们认为它可能会促进干细胞的增殖。通过小鼠实验,我们证实了这一点。骨骼生长初期干细胞的增殖是正常的,但如果长期增殖则可能是癌变的信号,因此观察干细胞对药物的反应非常重要。”


该技术还有助于了解骨骼与身体其他组织的相互作用。


文章的通讯作者、Caltech分子和细胞神经学中心主任Viviana Gradinaru则看得更远,他谈到,“近年,生物学家们发现骨骼不止有结构支撑的功能。例如,来自骨骼的激素传递大脑信号来调节食欲;研究头骨和大脑之间的界面是神经科学的重要组成部分。我们希望Bone CLARITY有助于发现骨骼的新生理功能。”


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Bone CLARITY: Clearing, imaging, and computational analysis of osteoprogenitors within intact bone marrow

Sci. Transl. Med., 2017, 9, eaah6518, DOI: 10.1126/scitranslmed.aah6518


编译自:http://www.caltech.edu/news/bare-bones-making-bones-transparent-54837


(本文由氘氘斋供稿)

如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOLx-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!

阿拉丁
动态系统的数学与计算机建模
热点论文一站获取
购书送好礼
天然纤维材料
口腔微生物
英语语言编辑翻译加编辑
材料学领域约200份+SCI期刊
定位全球科研英才
中国图象图形学学会合作刊
东北石油大学合作期刊
动物源性食品遗传学与育种
专业英语编辑服务
左智伟--多次发布
多次发布---上海中医药
广州
天大
清华
清华
北大
西安电子
中科院
南科大
ACS材料视界
down
wechat
bug