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“光谷造”領跑全球生物三維成像賽道
2022-08-30 09:31:30來源:湖北日報編輯:李燕責編:蔣碩

  原標題:改寫教科書“肝小葉”解剖學圖像——“光谷造”領跑全球生物三維成像賽道

  8月22日,武漢沃億生物有限公司,幾台儀器高速運轉。花生粒大小的鼠腦組織,被快速切削成1微米的薄片,並“拍片”成像。最後,一萬多張圖像數據疊加,構建出完整的鼠腦三維結構模型。

  世界上許多疾病,或因神經聯接“故障”引起。“如果能清楚了解生物組織的三維神經結構,對研究生物本身的運作機理以及疾病的治療,都有重大意義。”沃億生物總經理陳謙説。

  沃億生物基於MOST(顯微光學切片斷層成像系統)技術自主研發的儀器,可對多種生物組織進行精細三維成像,已服務國內外100多家科研院所及醫院,其中“肝小葉”案例甚至推動了教科書的修正。

  高精度還原生物組織三維結構

  “只需3天,就可以把老鼠大腦每一根標記的神經和血管,清晰地展現出來。”陳謙指著一台新型MOST儀器説。

  獲取生物體的信息,傳統技術是先將其切成很多薄片,然後進行染色標記,之後再在顯微鏡下觀察樣本。但這樣只能得到二維的信息。

  “我們通過特殊標記技術,對生物體進行整體染色。”陳謙説,然後利用MOST儀器上特製的金剛石刀,把生物體切成一層層微米級的薄片,同時對其進行高解析度光學成像,其成像分辨精度達到一根頭髮絲粗細的1/60。最後,所有圖像一層層“疊”起來,就是完整的生物結構圖譜。

  生物體神經網絡非常複雜,切片圖像的連接必須嚴絲合縫,“牽一髮而‘錯’全身。”但生物組織是軟的,在切割過程中,很容易出現偏移,影響圖像連接。

  於是,MOST技術巧妙地利用樹脂,對生物組織進行滲透包埋,形成類似于琥珀的標本,生物組織就可以像“木材”一樣被穩定切割。

  陳謙説:“通過不斷改進,MOST儀器已實現組織切片、光學成像、圖像配準全自動化,可以對完整大塊組織樣品進行高品質數據採集、信息描繪和統計分析。”

  推動教科書解剖學圖像修正

  2020年,某知名科研院所聯繫沃億生物,想做一個關於人體肝小葉組織

  “原本解剖學教科書上肝小葉的圖像形態,是根據觀察二維圖像推斷出來,只是一個大致模型。我們做出的是一個完整、詳細的立體結構模型,起到了很好的補充作用。”陳謙説,對方正在完善教科書相關內容。

  腦血管結構十分複雜,許多疾病初期的血管病變,僅發生在毛細血管及血管內壁。傳統二維成像只能呈現“橫截面”信息,無法整體評估血管連通情況,也較難發現病變區域。

  “MOST儀器的三維血管成像,能獲取全腦所有血管信息,且能清晰地看到血流走向,為腦疾病相關診斷治療提供科學依據。”陳謙説。

  生物組織的精細三維成像,對藥物研究也大有裨益。比如給一隻患肺病的小鼠服用帶熒光的藥物,通過MOST儀器成像,可以看到藥物在不同組織器官是如何分佈的,是否全部覆蓋病變區域,從而了解藥物的作用機理和效果。

  關鍵核心技術國際領先

  2012年,沃億生物在光谷成立。第二年,沃億生物以1000萬元購買了華中科技大學駱清銘教授主導研發的MOST專利技術。

  專利買回來後,沃億生物研發人員開始消化技術,“MOST是國際前沿技術,在産品化過程中,很多問題沒有解決方案可供參考,只能摸著石頭過河。”

  第一代MOST産品的落地,陳謙和團隊花了2年多時間,僅調整方案就歷經6輪。

  例如設備的水循環系統,需要把殘渣抽到過濾器裏,再把清水排下來。水過濾是有壓力的,但MOST設備要求不能有壓力。“我們買了市面上所有的過濾裝置,試過都不行,只得自己研發。這麼一個物件,工程師做了不下10種備選方案。”陳謙説。

  2016年、2019年,沃億生物先後推出第二代、第三代系列産品,可快速對不同大塊生物組織進行微米級三維成像,共擁有29項技術專利。

  “目前,世界上做生物組織三維成像設備的企業剛剛起步。我們的MOST技術,已經走在賽道前列,處於世界領先水準。”陳謙説。(湖北日報全媒記者 劉潔 通訊員 汪慧)

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