近年來，隨著對AD病理機(jī)制的深入研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)眼睛作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的延伸，可能成為檢測腦部AD病理變化的無創(chuàng)窗口。光片熒光顯微鏡（LSFM）結(jié)合組織透明化技術(shù)的出現(xiàn)，為研究眼與腦中β-淀粉樣蛋白（Aβ）的三維分布提供了有力工具。

研究背景與技術(shù)挑戰(zhàn)
AD早期診斷的困境與眼部檢測的潛力
隨著對AD病理機(jī)制的深入研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)眼組織與腦組織在胚胎起源及結(jié)構(gòu)功能上有密切聯(lián)系，這使得眼睛有望成為檢測腦部AD病理變化的無創(chuàng)窗口。眼部的視網(wǎng)膜、視神經(jīng)等結(jié)構(gòu)不僅在解剖上與大腦相連，而且在生理和病理過程中也具有相似性。然而，盡管眼部檢測具有無創(chuàng)、便捷、成本低等優(yōu)勢，但如何準(zhǔn)確量化眼部Aβ并建立其與腦部Aβ負(fù)擔(dān)的相關(guān)性仍是一個亟待解決的問題。

組織透明化與三維成像的技術(shù)難題
光片熒光顯微鏡（LSFM）結(jié)合組織透明化技術(shù)為解決上述問題提供了新的可能性，但在實(shí)際應(yīng)用中也面臨諸多技術(shù)難題。首先，如何優(yōu)化透明化方案，確保眼球各部分組織的均勻透明化，同時避免組織結(jié)構(gòu)的破壞和抗原性的喪失，是該技術(shù)面臨的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。其次，三維成像需要高分辨率的顯微鏡系統(tǒng)和精確的圖像重建算法。在對完整眼球和大腦進(jìn)行成像時，如何在大樣本范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻的熒光激發(fā)和信號檢測，以及如何處理和分析海量的三維圖像數(shù)據(jù)，也是需要克服的技術(shù)障礙。此外，為了實(shí)現(xiàn)對Aβ的特異性標(biāo)記，還需要選擇合適的熒光探針或染色劑，并優(yōu)化染色條件，以減少背景信號和非特異性結(jié)合，提高成像的靈敏度和特異性。

技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
光片熒光顯微鏡結(jié)合組織透明化技術(shù)的原理與優(yōu)勢
光片熒光顯微鏡（LSFM）結(jié)合組織透明化技術(shù)是本研究的核心創(chuàng)新點(diǎn)之一。組織透明化技術(shù)通過化學(xué)方法去除樣本中的脂質(zhì)和部分蛋白質(zhì)，使原本不透明的生物組織變得透明，從而允許光線深入穿透樣本，為三維成像提供了基礎(chǔ)。LSFM則利用薄薄的光片對樣本進(jìn)行逐層激發(fā)，僅照亮焦平面處的熒光分子，減少了非焦平面的熒光干擾，提高了成像的信噪比和分辨率。與傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡相比，LSFM具有成像速度快、光漂白和光毒性低等優(yōu)勢，特別適合對大體積樣本進(jìn)行高分辨率三維成像。結(jié)合組織透明化技術(shù)，LSFM可以實(shí)現(xiàn)對完整眼球和大腦組織中Aβ的深度可視化，揭示其在三維空間中的分布特征和相互作用關(guān)系，為研究阿爾茨海默病的病理機(jī)制提供了前所未有的視角。

多重標(biāo)記與成像方案的設(shè)計(jì)
為了全面評估阿爾茨海默病小鼠眼與腦中的Aβ負(fù)擔(dān)以及相關(guān)的神經(jīng)炎癥反應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種多重標(biāo)記與成像方案。具體來說，使用硫黃素S對Aβ進(jìn)行特異性染色，這是一種常用的Aβ染色劑，能夠與Aβ斑塊中的β-疊結(jié)構(gòu)特異性結(jié)合，發(fā)出熒光信號。同時，采用抗CD11b抗體標(biāo)記小膠質(zhì)細(xì)胞和抗ACSA-2抗體標(biāo)記星形膠質(zhì)細(xì)胞，以觀察神經(jīng)炎癥細(xì)胞在Aβ沉積周圍的反應(yīng)情況。這種多重標(biāo)記方案使得研究人員能夠在同一張三維圖像中同時觀察到Aβ斑塊、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的分布和相互關(guān)系，為深入理解阿爾茨海默病的病理生理過程提供了豐富的信息。在成像參數(shù)設(shè)置方面，研究人員根據(jù)不同的熒光標(biāo)記物選擇了相應(yīng)的激發(fā)波長（488nm、561nm和647nm），并優(yōu)化了顯微鏡的光片厚度、步長和曝光時間等參數(shù)，以確保獲得高質(zhì)量的三維圖像。

總結(jié)與展望
研究利用光片熒光顯微鏡結(jié)合組織透明化技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了對完整眼球和大腦中Aβ負(fù)擔(dān)的三維可視化和量化分析，并發(fā)現(xiàn)了眼與腦中Aβ負(fù)擔(dān)的強(qiáng)相關(guān)性。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對Aβ病理系統(tǒng)性本質(zhì)的理解，而且為開發(fā)基于眼部Aβ檢測的無創(chuàng)早期診斷工具提供了科學(xué)依據(jù)。然而，研究也存在局限性，如樣本量較小、僅針對特定年齡段的小鼠模型等。未來的研究應(yīng)擴(kuò)大樣本量，涵蓋不同疾病階段和遺傳背景的模型，并進(jìn)一步探索眼與腦Aβ相關(guān)性的分子機(jī)制和生物學(xué)意義。此外，還需要開發(fā)更特異的成像探針和更先進(jìn)的成像技術(shù)，以提高檢測的準(zhǔn)確性和靈敏度。盡管如此，本研究的成果仍為阿爾茨海默病的早期診斷和治療監(jiān)測提供了新的視角和潛在的生物標(biāo)志物，有望推動該領(lǐng)域向更精準(zhǔn)、更無創(chuàng)的診斷方法發(fā)展。

論文信息
聲明：本文僅用作學(xué)術(shù)目的。
Son HJ, Kim S, Kim SY, Jung JH, Lee SH, Kim SJ, Kim C, Hahn A. Three-Dimensional β-Amyloid Burden Correlation Between the Eye and Brain in Alzheimer's Disease Mice Using Light-Sheet Fluorescence Microscopy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2025 Mar 3;66(3):34. 
DOI:10.1167/iovs.66.3.34.