在生物醫(yī)學(xué)研究中,動物模型,特別是小白鼠(也叫小鼠),廣泛用于疾病研究、藥物篩選以及細胞和組織生理學(xué)等領(lǐng)域。為了獲得精準(zhǔn)的實驗結(jié)果,對小白鼠的組織和細胞進行切片、染色、掃描等處理,是研究中不可或缺的一部分。
1. 小白鼠細胞切片的制備
細胞切片是將小白鼠的組織樣本通過一系列物理和化學(xué)處理后,切割成薄片,并對其進行后續(xù)的分析和觀察。切片的質(zhì)量和處理方法對后續(xù)掃描和分析的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。
(1)組織取樣
小白鼠的組織取樣通常是通過手術(shù)或解剖獲得,取樣部位通常為肝臟、腎臟、腦、心臟等感興趣的器官。取樣時需要盡量避免污染或損傷,以保證樣本的完整性和質(zhì)量。
(2)組織固定
取樣后的組織需要進行固定處理,以保持其細胞和組織結(jié)構(gòu)。常用的固定液包括10%的中性福爾馬林溶液或4%的多聚甲醛(PFA)。固定液能夠穿透組織并與組織中的蛋白質(zhì)形成交聯(lián),避免組織分解或變性。
(3)脫水與包埋
固定后的組織需要經(jīng)過一系列脫水步驟,通常使用不同濃度的乙醇(從70%到100%)逐級脫水,最后用二甲苯或其他透明劑處理,使組織變硬。脫水完成后,組織會被浸入石蠟中,進行包埋。這一步驟確保組織樣本保持堅固,便于后續(xù)的切片操作。
(4)切片
石蠟包埋的組織樣本通過切片機(微切片機)切成薄片。一般來說,組織切片的厚度為4~10微米,薄的切片能夠保留更多的細胞和組織結(jié)構(gòu)信息。切片過程需要確保平整、均勻,以便后續(xù)掃描和觀察。
(5)脫蠟與重水化
切片后,石蠟需要通過溶劑(如二甲苯)去除,稱為脫蠟。脫蠟后,樣本會通過不同濃度的乙醇溶液進行重水化處理,準(zhǔn)備好進行后續(xù)染色和觀察。
2. 染色與標(biāo)記
染色是細胞切片掃描中的關(guān)鍵步驟,通過染色可以增強組織和細胞的可視化效果,并幫助區(qū)分不同類型的細胞、組織和結(jié)構(gòu)。染色方法的選擇取決于實驗的目的,常見的染色方法有:
(1)HE染色(Hematoxylin-Eosin染色)
HE染色是常用的組織學(xué)染色方法,能夠清晰地顯示細胞核和細胞質(zhì)。Hematoxylin(蘇木精)可染細胞核為藍紫色,而Eosin(伊紅)染細胞質(zhì)為粉紅色。這種染色方法適用于基礎(chǔ)的組織學(xué)觀察和細胞結(jié)構(gòu)分析。
(2)免疫組化染色(IHC)
免疫組化染色是一種利用抗體特異性結(jié)合目標(biāo)分子(如蛋白質(zhì)、抗原)來進行標(biāo)記的方法。通過免疫組化染色,可以在組織切片中檢測特定的分子標(biāo)記,分析細胞中的蛋白質(zhì)表達及其分布。
(3)熒光染色
熒光染色通常用于標(biāo)記特定的細胞成分或分子。常用的熒光染料包括DAPI(標(biāo)記細胞核)和FITC(用于標(biāo)記特定抗體)。熒光染色能夠?qū)崿F(xiàn)多重標(biāo)記,即在同一切片中同時檢測多個目標(biāo)分子,提供更豐富的組織信息。
3. 細胞切片掃描的設(shè)備與技術(shù)
細胞切片掃描是通過高分辨率的顯微鏡掃描系統(tǒng)對已處理和染色的細胞切片進行數(shù)字化成像,從而獲取詳細的組織結(jié)構(gòu)和細胞信息。常見的掃描設(shè)備包括:
(1)數(shù)字切片掃描儀(Whole Slide Imaging, WSI)
數(shù)字切片掃描儀是一種用于掃描切片的設(shè)備,通過高精度的顯微鏡系統(tǒng)和自動化掃描功能,將傳統(tǒng)的玻璃切片轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像。這些設(shè)備通常具有非常高的分辨率,能夠生成數(shù)百萬像素的圖像,使研究人員可以進行高精度的分析。
常見的數(shù)字切片掃描儀品牌有:
3DHISTECH
Leica Biosystems
Hamamatsu
Olympus
這些設(shè)備通常配備了自動對焦、圖像拼接、快速掃描等功能,可以大大提高實驗的效率。
(2)共聚焦顯微鏡
共聚焦顯微鏡是一種高分辨率的顯微鏡技術(shù),能夠獲取細胞和組織的層級結(jié)構(gòu)圖像。在細胞切片掃描中,共聚焦顯微鏡可以提供更精細的三維圖像,并能進行深度切片的成像,使得研究人員能夠觀察到更復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。
(3)掃描電鏡(SEM)
在某些需要觀察細胞表面結(jié)構(gòu)的實驗中,掃描電鏡(SEM)也常用于小白鼠組織切片的觀察。SEM使用電子束掃描樣本表面,通過檢測二次電子發(fā)射來生成高分辨率的表面圖像。雖然SEM的分辨率極高,但其需要非常薄的樣本,因此通常配合超薄切片進行操作。
4. 細胞切片掃描的分析
在掃描完成后,數(shù)字圖像將被送入計算機進行分析。數(shù)據(jù)分析過程中,研究人員可以通過圖像處理軟件對細胞和組織的各種特征進行定量和定性分析。常見的分析技術(shù)包括:
細胞計數(shù)與分類:通過自動化算法,研究人員可以對細胞進行計數(shù)、分類及定量分析,了解細胞的分布、密度、形態(tài)等信息。
熒光信號分析:對于熒光染色的樣本,可以通過熒光圖像分析特定分子的表達模式和空間分布。
組織分層分析:對于多層切片的掃描,可以通過圖像重建技術(shù)進行三維分析,觀察組織或細胞的層級結(jié)構(gòu)。
5. 應(yīng)用領(lǐng)域
小白鼠細胞切片掃描試驗在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,特別是在醫(yī)學(xué)、藥物研究和基礎(chǔ)生物學(xué)中:
(1)癌癥研究
小白鼠常用作癌癥研究的動物模型,細胞切片掃描能夠幫助研究人員觀察腫瘤的形成、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移過程,分析腫瘤組織的結(jié)構(gòu)和特征。
(2)藥物篩選與評估
在藥物開發(fā)過程中,使用小白鼠模型進行藥效評估和毒性測試時,細胞切片掃描可以提供有關(guān)藥物對組織影響的信息,例如細胞死亡、炎癥反應(yīng)等。
(3)神經(jīng)科學(xué)
在神經(jīng)科學(xué)研究中,細胞切片掃描技術(shù)幫助研究人員觀察大腦及神經(jīng)系統(tǒng)中的細胞結(jié)構(gòu)、神經(jīng)元的連接以及相關(guān)疾病模型的變化。
(4)免疫學(xué)研究
免疫學(xué)研究中,細胞切片掃描技術(shù)可以幫助研究免疫細胞在組織中的分布與功能,分析不同免疫反應(yīng)的機制。
6. 總結(jié)
小白鼠細胞切片掃描試驗是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中至關(guān)重要的技術(shù),結(jié)合了高精度切片、染色以及數(shù)字化成像技術(shù),能夠提供細胞和組織的精細結(jié)構(gòu)信息。