fMOST技术实现了新型人3D类脑中的特定蛋白空间分布的成像

2020年8月8日，湘潭大学化学学院曹毅博士课题组在Science of the Total Environment （影响因子6.551），利用fMOST技术实现了对一种新型人3D类脑中的特定蛋白空间分布的成像。

图1：使用fMOST技术发表在Science of the Total Environment杂志，接受日期2020年7月29日，在线日期2020年8月8日。

研究人员使用了一种新型人3D类脑模型，分析了多壁碳纳米管对人脑一氧化氮信号通路的影响。通过传统的毒理学分析手段，例如一氧化氮染色，自由基染色以及Western blot等技术，研究人员证实了高浓度的多壁碳纳米管（64 mg/mL）会导致类脑一氧化氮的产生的不足，神经系统一氧化氮产生蛋白nNOS下调。这证实了类脑模型可以应用于环境毒理学的研究工作。但传统毒理学分析手段并没有提供空间分布信息，无法确定类脑对多壁碳纳米管暴露最敏感的部位。

图2.应用传统Western blot技术分析碳管对人3D类脑nNOS蛋白及其调控因子NF-kB和KLF4的影响。

与fMOST技术相结合，研究人员得以分析多壁碳纳米管暴露以后nNOS在全类脑的分布。结果表明，虽然多壁碳纳米管仅仅直接接触类脑的外层，但nNOS的荧光信号不仅仅在类脑的外层有明显的下调，在里层也有明显的下调，这可能是因为一氧化氮是一种小分子的信号分子，其信号可以实现在类脑不同神经皮层的传递。与传统的毒理学分析技术相结合，fMOST可以用于进一步确认环境污染物的刺激对人神经系统的影响，并提供传统的分析技术所无法提供的信息。

图3.利用fMOST技术在全类脑范围内3D重构了nNOS蛋白的分布。A为control组，B为64 mg/mL多壁碳纳米管暴露组。

参考文献：

Ying Jiang; Housheng Gong; Shaohua Jiang; Chaowen She; Yi Cao., Multi-walled carbon nanotubes decrease neuronal NO synthase in 3D brain organoids, Science of The Total Environment, Volume 748, 15 December 2020, 141384

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