Whole human brain pathological analysis by 3D imaging with single cell resolution

通过单细胞分辨率 3D 成像进行全人脑病理分析

• 批准号: 22H02937
• 负责人: 田井中 一貴
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02937/
• 关键词: トモグラフィイメージング; ヒト脳アトラス; 組織透明化・3Dイメージング

田井中は有機溶媒を用いたヒト脳組織透明化技術を改良し、光シート照明型顕微鏡による3Dイメージング後のサンプルに対して、非常に簡便な溶液処理によりパラフィン包埋へとシームレスに接続できる化学処理法を確立した。また、この化学処理法では、検体の形状がほぼ保たれるため、3Dイメージングで観察される座標を保ったままパラフィン切片を取得することができる。これにより、組織透明化・3Dイメージングによって、広範囲に組織検体の構造物を観察した後に、従来の二次元神経病理解析手法に接続し、より詳細なpost hoc免疫組織化学的解析が可能となった。また、田井中・伊庭は樹脂を活用して透明化後の検体に対してトモグラフィ装置で研磨可能な包埋法を確立した。樹脂の浸透効率は目視で判別しにくい、という課題に直面したが、組織透明化後の検体は、樹脂の浸透と共に光散乱が増強するため、おおよその反応効率を目視で確認できる。これにより、再現性の高い包埋法を確立することができ、その結果、光シート顕微鏡とトモグラフィ装置の両者により1 cm3のヒト脳ブロックの細胞核を網羅的に検出することに成功した。また、核染色において、古い剖検検体ほど非特異的な染色像が確認されたことから、細胞核の網羅的な検出を再現良く実行するためには、新鮮なヒト剖検検体を使用することが重要であることが判明した。更に、伊庭・竹田は、ヒト脳イメージングによって得られる大規模画像データの管理・解析に特化した計算機システムを構築した。運用にかかる人的コストを抑えるために、NAS(Network attached storage)をデータサーバーとして用いて、解析用コンピュータを10GbEネットワークで接続した。さらに、NAS間を高速通信が可能なInfinibandで接続することでデータボリュームを拡張した。

Tainaka has established a simple chemical treatment method for tissue transparency by using organic solvents, light and illumination micromirrors, and a simple method for tissue transparency by embedding. The chemical treatment method is used to obtain the shape of the sample, the coordinates of the sample and the slice. The tissue transparency, 3D histochemistry, and tissue morphology were examined by post-mortem and post-mortem immunohistochemical methods. The use of transparent resin in the preparation of grinding equipment and embedding method The penetration rate of the resin is visually determined, and the problem is directly determined. The penetration rate of the resin is visually determined after the tissue is transparent. The high reproducibility of the embedding method was established. The results of the embedding method were as follows: 1 cm3 of the embedded cells were successfully embedded in the embedded cells. For example, if a nuclear staining is used, a non-specific staining image is identified. If a nuclear staining is used, a new staining image is identified. In addition, Itinerary, Takeda, and other media have been developed to manage and analyze large-scale images. For example, NAS(Network Attached Storage) can be used as a server, and for analysis, NAS can be used as a 10GbE server. High-speed communication between NAS and NAS is possible.

项目成果

General Design Strategy to Precisely Control the Emission of Fluorophores via a Twisted Intramolecular Charge Transfer (TICT) Process

• DOI: 10.1021/jacs.2c06397
• 发表时间: 2022-10-03
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Hanaoka, Kenjiro;Iwaki, Shimpei;Urano, Yasuteru
• 通讯作者: Urano, Yasuteru

Development of 3D neuropathology based on tissue clearing technique

基于组织透明技术的3D神经病理学的发展

• 发表时间: 2018
• 作者: Kazuki Tainaka;Rie Saito;Akiyoshi Kakita
• 通讯作者: Akiyoshi Kakita

マウス全身・ヒト脳組織透明化技術

小鼠全身/人脑组织透明技术

• 发表时间: 2022
• 作者: Funayama K;Tainaka K;Koyama A;et al.;疋田 貴俊;田井中一貴
• 通讯作者: 田井中一貴

組織夾雑系を可視化する特異的ケミカルプローブの開発戦略

用于可视化组织污染物的特定化学探针的开发策略

• 发表时间: 2022
• 作者: Funayama K;Tainaka K;Koyama A;et al.;疋田 貴俊;田井中一貴;疋田 貴俊;田井中一貴
• 通讯作者: 田井中一貴