透明脑技术研发与转化应用

传统中枢神经(CNS)疾病病理诊断主要依赖于组织学切片技术(石蜡/冰冻切片),该技术虽然可以通过显微镜获取器官内有关细胞或亚细胞结构的细节信息,但有其局限之处: 第一,组织标本在处理过程中通常需要经过化学试剂进行处理,直接破坏了神经细胞及组织结构;第二,在组…

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G19030617441753
小试
中国
合作开发,面议
面议
整体方案
生物医药
生产\加工\制造,其它

方案描述

项目简介

传统中枢神经(CNS)疾病病理诊断主要依赖于组织学切片技术(石蜡/冰冻切片),该技术虽然可以通过显微镜获取器官内有关细胞或亚细胞结构的细节信息,但有其局限之处: 第一,组织标本在处理过程中通常需要经过化学试剂进行处理,直接破坏了神经细胞及组织结构;第二,在组织切片过程中,破坏了器官的完整性;第三,破坏了特殊类型细胞显微结构的连续性,比如神经元的轴突在制片过程中常被切断,从而无法观察完整的神经纤维。在过去的数十年中,随着影像学技术的飞速发展,CT、MRI以及PET 等影像手段不仅拥有出色的组织成像深度,还具备越来越好的细节分辨能力,但这些影像学设备最高的分辨率目前也无法使成像效果达到细胞水平;传统的显微成像虽然可以进行显微观察,但即便是成像深度最深的双光子显微镜对组织的观测深度也只有几百微米,难以完成较厚组织或完整器官成像。以脑为例,高通量机械切片平台结合自动3D 图像重建技术,可以提供成年小鼠的全脑图像,但从严格意义上说,基于这种3D 图像重建技术形成的全脑图像是虚拟的,并不能完全代替真实的器官结构。而透明脑技术则弥补了传统组织学研究方法中的一些缺陷,在不破坏器官完整性的前提下,观察其内在显微结构,避免了切片间的信息丢失,真正实现了细胞等结构的三维成像,因此可能对CNS疾病病理学诊断和疾病机制研究具有革命性意义。

透明脑技术是利用特殊方法将脑组织透明化处理的技术。不同类型的大尺度生物样品进行透明化处理,然后运用光片照明显微镜等新型显微镜获得未经切片的完整大尺寸生物样品的三维图像。吴教授所在研究团队前期已开发一种新型组织透明化溶液OPTI Clear,该试剂可选择性地调整脑组织的光学特性而不损坏或改变其结构成分,可清晰显示神经细胞、胶质细胞和血管的三维空间细微结构。该技术目前居于国际先进水平,利用该技术平台,已发表多篇高影响力SCI论文,包括Nat. Commun.等,已获国际、国内专利各1项,第四十六届日内瓦国际发明展金奖,第十一屆中国青少年科技创新奖等。在前期筹建的脑标本库基础上,通过粤港科研协作,将该技术应用于人癫痫和神经肿瘤手术标本,追溯神经环路,解析局部环路的细微差异,观察肿瘤微环境中细胞间的联系,拟从全新的角度阐明癫痫等脑部疾病中的神经环路机制以及神经肿瘤微环境。目前已取得重大研究发现。这些研究工作探索,也将为利用该技术转化至应用其他中枢神经系统退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等疾病机制研究奠定了基础。


技术成熟度

吴教授研究团队长期专注于透明脑技术研发,已建立完善的技术平台,从组织透明化、免疫荧光标记、完整组织3D成像到图像分析。该技术已获透明组织技术相关专利(国际和国内专利各一个),发表多篇高影响SCI论文(如Nature communication)等。此外,已将该技术应用于人类脑肿瘤标本、癫痫标本并进行了相关前期研究,取得了重大研究发现。因此该技术已基本成熟,亟待进入产业化阶段,从而为疾病健康服务。

应用范围

该技术主要应用于疾病组织病理诊断、疾病机制研究,基础和临床领域均可。结合已授权国际、国内专利,拟向科研单位、医院以及制药公司提供一系列实验室研发及生产服务。

投产条件和预期效益

已经拥有从组织透明化、免疫荧光标记、完整组织3D成像到图像分析的一站式技术平台体系。只要有一定得资金用于生产场地建设、扩大研发人员团队、购置必须的设备和仪器,即可做到当年投产,当年见效。目前科研单位、医院以及制药公司针对大尺度生物样品的3D成像这一新兴的技术方向具有迫切需求,市场潜力巨大。除此之外,特别国家层面“脑计划”兴起政策的导向将会为该技术研发带来更多的市场潜力。

本产品及技术体系成本低,生产周期短,市场需求量大,科技含量高,涉及生命健康服务,预期投入产出比可达1:10~100,经济效益显著。


合作方式

可合作开发,具体合作方式可商议。


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