最近一项刊登在国际杂志Cell上的一项研究论文中，来自MIT的科学家通过研究开发了一种新技术，该技术可以通过对每个细胞中的蛋白进行标记成像来对神经元进行分类，这种成像方法或为研究神经元的功能及帮助绘制人类大脑图谱提供思路。
研究者Kwanghun Chung表示，利用这种技术，我们就可以对人类大脑薄片中的22种不同蛋白进行深入分析，目前这种技术可以按比例缩小来分析大量蛋白及大型的组织样本，还可以帮助科学家们分析疾病如何改变大脑的功能。文章中研究人员调查了疾病模型和正常动物大脑中的差异，同时还观察分析了大脑中12个不同的分子，这种名为SWITCH的新技术可以保持组织特性并且每次对不同蛋白进行标记，同时对组织进行重复的成像。
文章中，研究者标记了人类大脑组织小型片段中的22种不同蛋白，这些脑组织尺寸大约约3毫米×3毫米×0.1毫米，在进行了22轮的标记后，大脑组织依然保持着良好的状态，因此研究者认为这种新技术可以用于对大量蛋白进行成像分析；随后研究人员检测了人类视皮质组织中的6种蛋白的分布，并对其进行标记，同时研究者还对连接大脑不同区域间的有髓纤维进行了成像。
Chung表示，如果我们可以显现出这些纤维，那么就可以帮助我们理解大脑的连接以及指导大脑线路连接的基本法则。可以进行成像的组织的尺寸会因对蛋白标记和样本成像的时间而受到限制，而随后研究人员利用了大约1个月时间对分散在一立方厘米大小的组织样本中的分子进行了标记。研究者表示，成像时间依赖于所用的显微镜类型，而本文研究中我们利用了一种薄板显微镜，其可以比传统显微镜快100倍对样本进行成像，利用这种显微镜仅需要花费2个小时就可以对整个小鼠大脑进行成像，而传统显微镜则需要3天时间。
最后研究者表示，后期我们希望开发出更多新型技术来帮助进行当前的研究，而如今我们也计划利用SWITCH来研究人类的神经性障碍发生的机制，同时将其它技术同本文提到的新型技术联合来共同研究并且绘制人类的大脑图谱。
doi:10.1016/j.cell.2015.11.025
PMC:
PMID:
Simple, Scalable Proteomic Imaging for High-Dimensional Profiling of Intact Systems
Evan Murray10, Jae Hun Cho10, Daniel Goodwin10, Taeyun Ku10, Justin Swaney10, Sung-Yon Kim, Heejin Choi, Young-Gyun Park, Jeong-Yoon Park, Austin Hubbert, Margaret McCue, Sara Vassallo, Naveed Bakh, Matthew P. Frosch, Van J. Wedeen, H. Sebastian Seung, Kwanghun Chung
Combined measurement of diverse molecular and anatomical traits that span multiple levels remains a major challenge in biology. Here, we introduce a simple method that enables proteomic imaging for scalable, integrated, high-dimensional phenotyping of both animal tissues and human clinical samples. This method, termed SWITCH, uniformly secures tissue architecture, native biomolecules, and antigenicity across an entire system by synchronizing the tissue preservation reaction. The heat- and chemical-resistant nature of the resulting framework permits multiple rounds (>20) of relabeling. We have performed 22 rounds of labeling of a single tissue with precise co-registration of multiple datasets. Furthermore, SWITCH synchronizes labeling reactions to improve probe penetration depth and uniformity of staining. With SWITCH, we performed combinatorial protein expression profiling of the human cortex and also interrogated the geometric structure of the fiber pathways in mouse brains. Such integrated high-dimensional information may accelerate our understanding of biological systems at multiple levels.