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柏林夏里特医学院附属医院:非常适合患者的日常诊断和临床研究的解决方案

更新时间:2024-04-15    点击量:150

柏林夏里特医学院附属医院:非常适合患者的日常诊断和临床研究的解决方案


  • Frank Heppner博士

  • 柏林夏里特医学院
    神经-病理学研究所 所长

    Frank Heppner博士从2007年起担任柏林的夏里特医院神经-病理学研究所的所长。该机构为德国最大的神经-病理学研究所之一,拥有大约55名科研人员,全年大约检查17,000个患者样本。附属的医学研究部门重点致力于神经肌肉、自身免疫疾病、神经肿瘤学、脑肿瘤以及淋巴肿瘤、小儿脑肿瘤、神经变性疾病的研究。
    另外,研究所还从2020年春开展了SARS-CoV-2感染对中枢神经系统(CNS)的影响的相关研究。11月在Nature Neuroscience杂志[1] 上发表了与病毒侵入脑内的路径有关的研究结果报告。


  • 导入荧光显微镜后解决了科研中的设备问题

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  • 可以满足各类需求的BZ系列显微成像系统

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  • 无需设置在专门暗室、效率优先的设置

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  • 可针对不同的样品采取适合的观察条件


导入荧光显微镜后解决了科研中的设备问题

柏林夏里特既是欧洲超大规模的大学附属医院之一,又是德国前沿的科研机构。夏里特以集中管理的方式管理大型设备。将大型设备、价格昂贵且灵敏度高的测量仪器整合到中心平台,以此来提高设备的利用率和价值。因此,在大学的各科实验室内并没有很多设备。

在位于夏里特的米特校区的神经-病理学研究所,研究部门和日常检查部门在不同的两栋大楼内。在研究部门的研究员通常使用老式的荧光显微镜,但是很多时候用该设备得不到有用的图像。如此一来,不得不排队预约中心平台的激光共聚焦显微镜。

以前在日常医疗中没有可用于医疗诊断的荧光显微镜,若有必要,需要研究员预约使用时间,使用平台的显微镜。Heppner博士为了减少预约、排队所需要的时间,为研究所配备了荧光显微镜。

可以满足各类需求的BZ系列显微成像系统

每个样品都对应不同的课题,对于Heppner博士的神经-病理学科使用的新的荧光显微镜而言,需要能够应对各种样品的课题。需要满足科研中的助手、硕士生,甚至是培训的医生、研究员,都有各自基于分辨率、特性、放置场所以及最重要的使用方便性等各方面需求。

神经-病理学研究所筛选显微镜时,需要满足以下几点。

  • 外形小巧、移动方便

  • 与研究所的计算机兼容

  • 无需暗室,可在大部分场所使用

  • 针对需要激光共聚焦的样品也要达到与共聚焦类似的分辨率。

  • 能够消除荧光模糊

  • 配备图像拼接功能,能够将多个视野拍摄的图像结合成一张

  • 可用于诊断工作流程

  • 将患者的检测样品通过文字描述

  • 操作简单

Heppner博士在基恩士的采访中这样讲到:“如果由我来设计研究所用的荧光显微镜,我会采纳荧光显微成像系统BZ配备的各种功能"。立即查看整体图像吗?或者放大一个细胞查看详情吗?拼接图像吗?或者进行光学切片吗?操作性好吗?是否可移动式吗?荧光显微成像系统BZ涵盖这些选项。也就是说,荧光显微成像系统BZ系列好像是面向Heppner博士的订制品,也是能轻松满足神经-病理学研究和诊疗的各种条件的设备。

无需设置在专门暗室、效率优先的设置

研究部门与患者治疗部门跨越两个建筑物,因此在日常诊断的显微镜检查讨论室作为显微镜的设置场所。由于荧光显微成像系统BZ内置暗室,观察时无特定环境要求,能放置在需要的场所。显微镜检查讨论室始终对各个研究员开放,支持网络的研究所的计算机、演示用显示器等,众多的技术设备齐全。将荧光显微成像系统BZ与这样的硬件相连,不论是光学显微镜的标本,还是会议、诊断,都能当场利用荧光图像。根据Heppner博士的介绍,引进荧光显微成像系统后立即投入使用,最初的图像已被新的论文采用。他还补充道:“这多亏BZ的使用方便性。即使是没有经验的用户也能快速生成质量高的、有用的图像"。

图1 Frank Heppner博士 在放置了荧光显微成像系统BZ的显微镜检查讨论室

可针对不同的样品采取适合的观察条件

由于是大规模大学的神经-病理学研究所,在进行日常诊断的同时,还拥有六个研究小组,需要使用荧光显微镜解决的课题涉及多个方面。标本的种类包含从人类和小鼠的脑、脑肿瘤组织切片、脑脊髓液样本、CNS、肌肉组织切片到细胞培养、单一细胞等。

日常诊断的课题

例如,在Heppner博士的诊断研究所,被怀疑是各种肌肉疾病时,为了检测淀粉样物质,用LCO(发光共轭寡聚噻吩)在FFPE切片上做标记。淀粉样物质不仅像阿尔兹海默病那样沉淀在脑中,而且沉淀在肌肉、脑外的中枢神经系统的神经中。在左右诊断的生物化学的结构、形态的判断上使用了荧光检测。在日常诊疗中,使用荧光显微镜的自身免疫性脑疾病患者的免疫球蛋白检测也是标准的检查手法。以前实施现在所讲的检查时,必须使用位于别的建筑物的研究设备,而且需要预约排队使用该设备。

在日常诊断中引进基恩士的荧光显微成像系统BZ的优点是明显的。将BZ放置在显微镜检查讨论室,可以随时使用,而且(因为全电动控制)操作简单,所以不需要复杂而耗时的培训。不使用支持荧光观察的扫描器,也能够当即分析患者样本,拟订书面材料。另一大优点是医生、研究员现在就能在当地学习使用方法,可结合各自的计划进行学习。

研究与诊断不断变化的边界

多重荧光过去主要被用于神经-病理学研究所的研究,但是现在同样被用于诊断中。不同种类细胞中研究对象结构的共定位是Heppner博士的研究小组正在进行的CoV-19的研究的一部分,该研究提供了SARS-CoV-2如何从嗅粘膜扩散到脑的发现。从以神经-病理学研究所为代表的20多个参与研究的小组获得的转化研究结果2020年11月底被发表在Nature Neuroscience杂志[1]上。使用落射荧光显微镜在嗅粘膜内的神经元上检测到SARS-CoV-2的刺突蛋白,病毒能够沿着嗅觉神经抵达脑干。通过使用多重荧光染色,发现了至今为止没有在神经元内检测到的病毒。这暗示如果通过穿过CNS的细血管,病毒也能侵入脑内。

但是,尽管没有在脑内检测到病毒,在CoV-19的患者中,有人在急性症状治愈后,也会呈现出晚期的病毒感染后神经障碍(所谓的Long-COVID)等症状。例如,基于在脑内引起的免疫细胞的细胞因子风暴这一观点分析,此类障碍看来是免疫系统对SARS-CoV-2的反应引起的。虽然Long-COVID的研究才刚刚开始,但是CNS的作用在其中占据重要位置。

图2 患者的嗅粘膜的SARS-CoV刺突蛋白的共定位

研究课题

多发性硬化症是慢性的炎症性自身免疫性神经疾病。神经-病理学研究所的Helena Radbruch博士的研究小组正在研究患有该疾病的患者的脑内的特定免疫细胞的生存环境。研究方法是使用相同部分的连续切片进行多重染色和空间分解的转录组分析。不论哪一个都是非常耗费时间和金钱的分析,但是如果使用荧光显微成像系统BZ,可以更高效且更加节省资源。利用高速拍摄和光学切片,可以预先简单调查组织样本是否适合进一步分析,胶质细胞、神经元、血管、髓膜以及各种各样的免疫细胞亚型等,能够分别验证相对于各个脑组织的各抗体。

过去几年,Heppner博士为研究阿尔兹海默病构建了状态清晰的脑检测的生物样本库。来自该数据库的样本普遍表现出因脑内的变性沉淀物引起的高亮度的自发荧光。由于阿尔兹海默病的患者多数是由于年龄诱发死亡的患者,这个问题对于研究小组来说是日常性的问题。在一生之中,尤其是患有脑的变性疾病的患者,有引起高亮度的自身荧光的众多物质沉淀的可能性。在这种情况下,对于Heppner博士的团队来说,荧光显微成像系统BZ能够消除荧光模糊,清晰地映出自噬体、溶酶体等各个细胞结构十分重要。

图3 小胶质细胞的图像

Heppner博士说道,多亏有荧光显微成像系统BZ,神经-病理学研究所的日常研究、日常工作被大幅简化。全电动控制的显微镜能够快速生成荧光图像,此外在发生问题时,也可通过基恩士的客服的远程操作快速解决。在会议中展示荧光图像时,也不必调暗房间内的灯光。由于BZ可以拍摄符合研究需求的高精细图像,仅限例外的情形才需要激光共聚焦显微镜。图像拼接功能在患者样本、阿尔兹海默病的基础研究中使用的模型小鼠的脑半球的切片上被广泛利用。最后,在神经学的标本中,有自身荧光的标本占大部分,这会妨碍观察,所以能够消除荧光模糊是很大的优点。总之,虽然柏林的夏里特医院神经-病理学研究所在事关显微镜的条件上涉及面很广,但是荧光显微成像系统BZ均可以满足。


[1] Meinhardt, J., Radke, J., Dittmayer, C. et al. 作为侵入CoV-19患者的中枢神经系统的入口的SARS-CoV-2的嗅神经粘膜浸润。Nat Neurosci 24、168–175(2021)

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