eLife解读！科学家成功成像并追踪视网膜中免疫细胞的神秘活动轨迹！

2020年10月13日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志eLife上题为“Imaging single-cell blood flow in the smallest to largest vessels in the living retina”的研究报告中，来自洛克菲勒大学等机构的科学家们通过研究在眼睛后部活体视网膜中观察到了免疫细胞的移动。在一段视频中，研究人员观察到了免疫细胞沿着血管内缓慢爬行，以至于视频必须加速25倍才能够显示免疫细胞的运动进展轨迹，此外另一种细胞会在血管内缓慢地逆流而上，就好像三文鱼逆流而上一样，其它免疫细胞会离开血管穿过周围组织，然后聚集成群形成一个活动的“蜂巢结构”。

文章中，研究者Schallek及其同事基于此前的研究基础开发了一种新型的显微镜技术，当与时间推移摄像技术和人工智能软件结合后，这种新技术就能帮助研究人员首次实现无创成像和跟踪（不需要标记）动物活体视网膜组织中半透明免疫细胞的相互作用；截止到目前为止，研究人员还必须利用荧光标记免疫系统，通常还需要注射的方式来对其成像，这就引发了如何改变细胞行为等一系列问题，另一种局限性的方法就是移除细胞在培养皿中利用显微镜进行研究。

图片来源：Schallek lab

这项研究中，研究人员在完全不需要染料的情况下对免疫细胞进行了清楚地成像研究；Schallek教授说道，我们认为眼睛是美丽的窗口，我们可以观察并不需要进行侵入性地研究就能观察到视网膜中免疫细胞的移动轨迹；眼睛是机体大脑的眼神，因此，有了这项新技术，研究人员就能分析来自中枢神经系统深处的免疫细胞的功能，这对于基础科学和临床研究而言都是非常重要的一步。目前研究人员正在尝试利用这项新技术对人类患者进行研究，这或将会改变眼科学研究的规则即科学家们对引发失明的视网膜疾病发病机制的了解。

研究者表示，免疫细胞是引发炎症的一连串事件的中心，而炎症是大多数导致失明的视网膜疾病的主要特征麻痹如，除了免疫细胞能达到受影响的组织，并释放能招募更多免疫细胞的化合物外，还会发生血流的改变，所有这些都会干扰眼睛的视力并使得疾病的进展更为复杂；截至目前为止能用来测定视网膜组织中炎症水平的工具还非常有限。适应性光学技术或许就能提供一种纠正眼睛畸变的方法，并能让研究人员第一次观察到眼睛后部的单个细胞。

在自适应光学中整合入一种新的相位对比技术（就像差分干涉对比显微镜一样），就能够帮助捕捉半透明物体的图像，比如免疫细胞等；利用时间推移摄像技术就能在毫秒乃至数月时间范围内捕捉视网膜中免疫细胞活动的图像，随后通过调整回放速度就能更容易地追踪到这些细胞缓慢的运动模式。此外研究者还利用人工智能计算机代码来识别图像中所捕获的不同种类的免疫细胞，同时利用单个红细胞的超高速成像分析技术就能同时追踪血流及其随着炎症的反应而发生改变的机制。

利用光学背景，研究人员就能渲染免疫细胞的成像和视网膜中的血流量变化，而使用低水平的红外光就能实现这一点，这就意味着研究者的新方法能安全用于人类研究中；此外，研究者Joseph还表示，使用高速成像技术来测定血流量就能揭示中枢神经系统中炎症行为的机制，研究者发现，静脉和动脉能通过明显不同的方法来实现炎性视网膜中血流量的增加，这对于后期设计并检测能有效治疗炎症的新型疗法至关重要。

最后研究者表示，不管从科学还是临床角度来讲，这项新技术都让人非常兴奋，如今研究人员拥有了一种能分析特殊药物如何靶向作用免疫系统特殊组分的工具了。未来他们将会继续深入研究来观察是否这种新技术能改善药物的作用效果和疗效。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Aby Joseph, Andres Guevara-Torres, Jesse Schallek. Imaging single-cell blood flow in the smallest to largest vessels in the living retina, eLife (2019). DOI: 10.7554/eLife.45077

【2】Imaging the secret lives of immune cells in the eye

by Bob Marcotte, University of Rochester