在脑细胞中对NADH进行多光子,无标签的光声学和光学成像
Tatsuya Osaki1,2, W David Lee3, Xiang Zhang3,4
1Picower Institute for Learning and Memory, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
Light, science & applications
|August 7, 2025
概括
我们开发了一种新的无标签光声学显微镜技术,用于在深层脑组织中成像内源性NAD(P) H. 这种方法使得用于神经科学和医学诊断的脑代谢的非侵入性单细胞分辨率监测成为可能.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学成像技术 生物医学成像技术
- 代谢成像 - 代谢成像
背景情况:
- 无标签成像可以在单细胞分辨率下对生物事件进行非侵入性监测.
- 尼古丁胺胺氨基二核酸 (NAD) 对于细胞代谢至关重要,可以作为大脑代谢状态的生物标志物.
- 目前在脑组织中对NAD (P) H的光学成像方法受到浅透深度 (~100微米) 的限制.
研究的目的:
- 开发一种新的无标签,多光子光声学显微镜 (LF-MP-PAM) 技术,用于内源性NAD的深层组织成像.
- 为了克服传统光学成像在大脑中检测NAD的深度限制.
- 为了实现实时,高分辨率的监测大脑代谢活动在单细胞水平.
主要方法:
- 利用近红外的秒激光器对NAD的三光子激发.
- 采用光声学检测通过NAD(P) H激发产生的热特征.
- 开发了一个实时图像采集和处理管道,用于同时进行光声和光学成像.
主要成果:
- 在大脑切片 (700微米) 和大脑器官 (1100微米) 中检测NAD(P) H的前所未有的成像深度.
- 通过观察HEK293T和HepG2细胞中细胞内NAD(P) H的增加,验证了该技术.
- 证明了高空间分辨率的大脑细胞中NAD的同时光声学和光学成像.
结论:
- 开发的LF-MP-PAM技术允许无标签,深层组织,单细胞分辨率成像内源性NAD.
- 这种方法显著提高了在发育,疾病和神经元活动期间实时监测大脑代谢变化的能力.
- 在神经科学研究和医学诊断中为非侵入性大脑状态评估开辟了新的途径.
