柏林夏里特醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院：非常適合患者的日常診斷和臨床研究的解決方案
Frank Heppner博士
柏林夏里特醫(yī)學(xué)院
neuropathology研究所 所長
Frank Heppner博士從2007年起擔(dān)任柏林的夏里特醫(yī)院neuropathology研究所的所長。該機(jī)構(gòu)為德國最大的neuropathology研究所之一，擁有大約55名科研人員，全年大約檢查17,000個患者樣本。附屬的醫(yī)學(xué)研究部門重點致力于神經(jīng)肌肉、自身免疫疾病、神經(jīng)腫瘤學(xué)、腦腫瘤以及淋巴腫瘤、小兒腦腫瘤、神經(jīng)變性疾病的研究。
另外，研究所還從2020年春開展了SARS-CoV-2感染對中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的影響的相關(guān)研究。11月在Nature Neuroscience雜志[1] 上發(fā)表了與病毒侵入腦內(nèi)的路徑有關(guān)的研究結(jié)果報告。
導(dǎo)入熒光顯微鏡后解決了科研中的設(shè)備問題
柏林夏里特既是歐洲超大規(guī)模的大學(xué)附屬醫(yī)院之一，又是德國的科研機(jī)構(gòu)。夏里特以集中管理的方式管理大型設(shè)備。將大型設(shè)備、價格昂貴且靈敏度高的測量儀器整合到中心平臺，以此來提高設(shè)備的利用率和價值。因此，在大學(xué)的各科實驗室內(nèi)并沒有很多設(shè)備。
在位于夏里特的米特校區(qū)的neuropathology研究所，研究部門和日常檢查部門在不同的兩棟大樓內(nèi)。在研究部門的研究員通常使用老式的熒光顯微鏡，但是很多時候用該設(shè)備得不到有用的圖像。如此一來，不得不排隊預(yù)約中心平臺的激光共聚焦顯微鏡。
以前在日常醫(yī)療中沒有可用于醫(yī)療診斷的熒光顯微鏡，若有必要，需要研究員預(yù)約使用時間，使用平臺的顯微鏡。Heppner博士為了減少預(yù)約、排隊所需要的時間，為研究所配備了熒光顯微鏡。
可以滿足各類需求的BZ系列顯微成像系統(tǒng)
每個樣品都對應(yīng)不同的課題，對于Heppner博士的neuropathology科使用的新的熒光顯微鏡而言，需要能夠應(yīng)對各種樣品的課題。需要滿足科研中的助手、碩士生，甚至是培訓(xùn)的醫(yī)生、研究員，都有各自基于分辨率、特性、放置場所以及最重要的使用方便性等各方面需求。
neuropathology研究所篩選顯微鏡時，需要滿足以下幾點。
·外形小巧、移動方便
·與研究所的計算機(jī)兼容
·無需暗室，可在大部分場所使用
·針對需要激光共聚焦的樣品也要達(dá)到與共聚焦類似的分辨率。
·能夠消除熒光模糊
·配備圖像拼接功能，能夠?qū)⒍鄠€視野拍攝的圖像結(jié)合成一張
·可用于診斷工作流程
·將患者的檢測樣品通過文字描述
·操作簡單
Heppner博士在基恩士的采訪中這樣講到：“如果由我來設(shè)計研究所用的熒光顯微鏡，我會采納熒光顯微成像系統(tǒng)BZ配備的各種功能"。立即查看整體圖像嗎？或者放大一個細(xì)胞查看詳情嗎？拼接圖像嗎？或者進(jìn)行光學(xué)切片嗎？操作性好嗎？是否可移動式嗎？熒光顯微成像系統(tǒng)BZ涵蓋這些選項。也就是說，熒光顯微成像系統(tǒng)BZ像是面向Heppner博士的訂制品，也是能輕松滿足neuropathology研究和診療的各種條件的設(shè)備。
無需設(shè)置在規(guī)定暗室、效率優(yōu)先的設(shè)置
研究部門與患者治療部門跨越兩個建筑物，因此在日常診斷的顯微鏡檢查討論室作為顯微鏡的設(shè)置場所。由于熒光顯微成像系統(tǒng)BZ內(nèi)置暗室，觀察時無特定環(huán)境要求，能放置在需要的場所。顯微鏡檢查討論室始終對各個研究員開放，支持網(wǎng)絡(luò)的研究所的計算機(jī)、演示用顯示器等，眾多的技術(shù)設(shè)備齊全。將熒光顯微成像系統(tǒng)BZ與這樣的硬件相連，不論是光學(xué)顯微鏡的標(biāo)本，還是會議、診斷，都能當(dāng)場利用熒光圖像。根據(jù)Heppner博士的介紹，引進(jìn)熒光顯微成像系統(tǒng)后立即投入使用，最初的圖像已被新的論文采用。他還補(bǔ)充道：“這多虧BZ的使用方便性。即使是沒有經(jīng)驗的用戶也能快速生成質(zhì)量高的、有用的圖像"。
圖1 Frank Heppner博士 在放置了熒光顯微成像系統(tǒng)BZ的顯微鏡檢查討論室
可針對不同的樣品采取適合的觀察條件
由于是大規(guī)模大學(xué)的neuropathology研究所，在進(jìn)行日常診斷的同時，還擁有六個研究小組，需要使用熒光顯微鏡解決的課題涉及多個方面。標(biāo)本的種類包含從人類和小鼠的腦、腦腫瘤組織切片、腦脊髓液樣本、CNS、肌肉組織切片到細(xì)胞培養(yǎng)、單一細(xì)胞等。
日常診斷的課題
例如，在Heppner博士的診斷研究所，被懷疑是各種肌肉疾病時，為了檢測淀粉樣物質(zhì)，用LCO（發(fā)光共軛寡聚噻吩）在FFPE切片上做標(biāo)記。淀粉樣物質(zhì)不僅像阿爾茲海默病那樣沉淀在腦中，而且沉淀在肌肉、腦外的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)中。在左右診斷的生物化學(xué)的結(jié)構(gòu)、形態(tài)的判斷上使用了熒光檢測。在日常診療中，使用熒光顯微鏡的自身免疫性腦疾病患者的免疫球蛋白檢測也是標(biāo)準(zhǔn)的檢查手法。以前實施現(xiàn)在所講的檢查時，必須使用位于別的建筑物的研究設(shè)備，而且需要預(yù)約排隊使用該設(shè)備。
在日常診斷中引進(jìn)基恩士的熒光顯微成像系統(tǒng)BZ的優(yōu)點是明顯的。將BZ放置在顯微鏡檢查討論室，可以隨時使用，而且（因為全電動控制）操作簡單，所以不需要復(fù)雜而耗時的培訓(xùn)。不使用支持熒光觀察的掃描器，也能夠當(dāng)即分析患者樣本，擬訂書面材料。另一大優(yōu)點是醫(yī)生、研究員現(xiàn)在就能在當(dāng)?shù)貙W(xué)習(xí)使用方法，可結(jié)合各自的計劃進(jìn)行學(xué)習(xí)。
研究與診斷不斷變化的邊界
多重?zé)晒膺^去主要被用于neuropathology研究所的研究，但是現(xiàn)在同樣被用于診斷中。不同種類細(xì)胞中研究對象結(jié)構(gòu)的共定位是Heppner博士的研究小組正在進(jìn)行的Corona Virus Disease 2019的研究的一部分，該研究提供了SARS-CoV-2如何從嗅粘膜擴(kuò)散到腦的發(fā)現(xiàn)。從以neuropathology研究所為代表的20多個參與研究的小組獲得的轉(zhuǎn)化研究結(jié)果2020年11月底被發(fā)表在Nature Neuroscience雜志[1]上。使用落射熒光顯微鏡在嗅粘膜內(nèi)的神經(jīng)元上檢測到SARS-CoV-2的刺突蛋白，病毒能夠沿著嗅覺神經(jīng)抵達(dá)腦干。通過使用多重?zé)晒馊旧l(fā)現(xiàn)了至今為止沒有在神經(jīng)元內(nèi)檢測到的病毒。這暗示如果通過穿過CNS的細(xì)血管，病毒也能侵入腦內(nèi)。
但是，盡管沒有在腦內(nèi)檢測到病毒，在Corona Virus Disease 2019的患者中，有人在急性癥狀治愈后，也會呈現(xiàn)出晚期的病毒感染后神經(jīng)障礙（所謂的Long-COVID）等癥狀。例如，基于在腦內(nèi)引起的免疫細(xì)胞的細(xì)胞因子風(fēng)暴這一觀點分析，此類障礙看來是免疫系統(tǒng)對SARS-CoV-2的反應(yīng)引起的。雖然Long-COVID的研究才剛剛開始，但是CNS的作用在其中占據(jù)重要位置。
圖2 Corona Virus Disease 2019患者的嗅粘膜的SARS-CoV刺突蛋白的共定位
研究課題
多發(fā)性硬化癥是慢性的炎癥性自身免疫性神經(jīng)疾病。neuropathology研究所的Helena Radbruch博士的研究小組正在研究患有該疾病的患者的腦內(nèi)的特定免疫細(xì)胞的生存環(huán)境。研究方法是使用相同部分的連續(xù)切片進(jìn)行多重染色和空間分解的轉(zhuǎn)錄組分析。不論哪一個都是非常耗費時間和金錢的分析，但是如果使用熒光顯微成像系統(tǒng)BZ，可以更高效且更加節(jié)省資源。利用高速拍攝和光學(xué)切片，可以預(yù)先簡單調(diào)查組織樣本是否適合進(jìn)一步分析，膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元、血管、髓膜以及各種各樣的免疫細(xì)胞亞型等，能夠分別驗證相對于各個腦組織的各抗體。
過去幾年，Heppner博士為研究阿爾茲海默病構(gòu)建了狀態(tài)清晰的腦檢測的生物樣本庫。來自該數(shù)據(jù)庫的樣本普遍表現(xiàn)出因腦內(nèi)的變性沉淀物引起的高亮度的自發(fā)熒光。由于阿爾茲海默病的患者多數(shù)是由于年齡誘發(fā)死亡的患者，這個問題對于研究小組來說是日常性的問題。在一生之中，尤其是患有腦的變性疾病的患者，有引起高亮度的自身熒光的眾多物質(zhì)沉淀的可能性。在這種情況下，對于Heppner博士的團(tuán)隊來說，熒光顯微成像系統(tǒng)BZ能夠消除熒光模糊，清晰地映出自噬體、溶酶體等各個細(xì)胞結(jié)構(gòu)十分重要。
圖3 小膠質(zhì)細(xì)胞的圖像
Heppner博士說道，多虧有熒光顯微成像系統(tǒng)BZ，neuropathology研究所的日常研究、日常工作被大幅簡化。全電動控制的顯微鏡能夠快速生成熒光圖像，此外在發(fā)生問題時，也可通過基恩士的客服的遠(yuǎn)程操作快速解決。在會議中展示熒光圖像時，也不必調(diào)暗房間內(nèi)的燈光。由于BZ可以拍攝符合研究需求的高精細(xì)圖像，僅限例外的情形才需要激光共聚焦顯微鏡。圖像拼接功能在患者樣本、阿爾茲海默病的基礎(chǔ)研究中使用的模型小鼠的腦半球的切片上被廣泛利用。最后，在神經(jīng)學(xué)的標(biāo)本中，有自身熒光的標(biāo)本占大部分，這會妨礙觀察，所以能夠消除熒光模糊是很大的優(yōu)點。總之，雖然柏林的夏里特醫(yī)院neuropathology研究所在事關(guān)顯微鏡的條件上涉及面很廣，但是熒光顯微成像系統(tǒng)BZ均可以滿足。
[1] Meinhardt, J., Radke, J., Dittmayer, C. et al. 作為侵入Corona Virus Disease 2019患者的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的入口的SARS-CoV-2的嗅神經(jīng)粘膜浸潤。Nat Neurosci 24、168–175（2021）.
如果引進(jìn)一體化熒光顯微成像系統(tǒng)BZ-X800
1、無需暗室、操作簡單，可非常清晰地進(jìn)行顯微鏡觀察。
2、利用由制冷相機(jī)和專用鏡頭構(gòu)成的高靈敏度光學(xué)系統(tǒng)，能夠在盡量減少細(xì)胞損傷的同時，獲取高精細(xì)的熒光圖像。
3、能夠一次性對多個標(biāo)本進(jìn)行延時拍攝，便于開展相同條件下的比較檢驗。
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