CEJ：水溶性AIE探針用于Aβ斑塊全腦3D成像的構築新策略

近期，海南大學朱明強團隊&駱清銘團隊合作報道了一類AIE活性的水溶性Aβ探針，該類型探針比商用探針ThT對Aβ纖維具有更強的親和力，表現出更出色的Aβ靶向性和特異性，并且可在小鼠腦組織内實現Aβ斑塊的快速免漂洗标記。使用此原位标記探針結合熒光顯微光學切片斷層成像系統（fMOST），通過原位标記/成像/逐層切削的循環過程，實現了Tg小鼠全腦Aβ斑塊的自動3D成像。此項研究成果以“AIE-based fluorescent micro-optical sectioning tomography for automatic 3D mapping of β-amyloid plaques in Tg mouse whole brain”為題發表在《Chemical Engineering Journal》（IF=16.744）上。

阿爾茨海默症（AD）最主要的病理特征是β-澱粉樣蛋白（Aβ）纖維在大腦中聚集形成Aβ斑塊。AD的病情是逐漸發展進行的，Aβ斑塊在不同腦區内的分布狀況以及三維微觀形貌具有顯著性的差異，此外，全腦Aβ斑塊的數量變化和分布是AD疾病發生和發展的重要指标。全腦Aβ斑塊的3D空間分布研究，對于了解有關神經退行性疾病的起因、發生和發展至關重要。現有的全腦Aβ斑塊成像技術都是先通過熒光預标記然後再進行成像，而在全腦Aβ斑塊标記過程中通常面臨一些問題：1）實驗步驟繁瑣且耗時長，需要繁瑣、費時的熒光預标記及熒光标記後的漂洗過程（小鼠腦标記通常一周或數周）；2）檢測效率較低，深部腦區檢出率較低；3）抗體作為生物大分子，價格昂貴且在生物組織中滲透性差。而對于更大體積的樣本（如靈長類腦組織），标記成本、标記效果、後處理過程、成像周期等問題更為突出，局限性更為明顯。因此，開發全腦Aβ斑塊3D分布便捷高效的構築方法，能夠推動AD疾病的研究，對于此類疾病的研究具有重要的意義。

圖1 (A) 水溶性AIEgens的化學結構式。(B) 水溶性AIEgens原位标記Aβ斑塊的示意圖。(C) 全腦Aβ斑塊原位标記/成像/切片3D成像策略的示意圖。

為簡化實驗流程、提高成像效率，海南大學朱明強團隊&駱清銘團隊提出了全腦Aβ斑塊的原位标記/成像/逐層切削的3D成像新策略。針對這一成像新策略設計合成了AIE型水溶性的免漂洗Aβ探針，匹配fMOST成像系統實現了Tg小鼠全腦Aβ斑塊的3D高效構築。這種便捷、高效的3D成像策略避免了傳統成像方法耗時的組織滲透、熒光預标記和繁瑣的洗滌過程，将小鼠全腦Aβ斑塊的成像時間從1-2周縮短到3-4天，顯著提高了全腦3D成像的效率。
本研究為與fMOST系統相匹配的免漂洗AIEgens的設計與應用提供了前景，有望應用于深部組織或整個器官、甚至靈長類動物大腦的3D熒光成像，免漂洗AIEgens将在未來的全腦研究中發揮重要作用。

文章信息：

365英国上市官网在线王亞龍、張建平和武漢光電國家研究中心羅婷為共同第一作者，朱明強教授、駱清銘院士為共同通訊作者。

該工作得到了科技部重大研發計劃、國家自然科學基金等經費的支持。

全文鍊接：http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2022.136840