6月2日，《自然•通讯》（Nature Communications）发表了我室生物医学光子学研究中心曾绍群教授和龚辉教授小组题为“化学重激活被淬灭的荧光蛋白分子实现树脂包埋组织的荧光成像”（Chemical reactivation of quenched fluorescent protein molecules enables resin-embedded fluorescence microimaging）的论文。
该论文中展示的结果颠覆了人们关于树脂包埋组织荧光成像的普遍认识，为大体积生物组织亚微米级的高分辨荧光成像提供了解决方法。
据介绍，大脑是人类未解之迷，模拟智能、神经精神性疾病的诊疗都需要真实脑网络的精细结构为基础。但是受限于脑的高度复杂性对成像技术和样本制备技术的综合挑战，目前还未得到哺乳动物大脑神经网络的精细结构。
利用分子生物学技术所发展的绿色荧光蛋白（GFP）标记技术，可在全脑范围标记特定神经网络，但是如何成像获得这种荧光标记的神经网络的精细结构，一直未能取得重大突破。其主要瓶颈之一是受限于光的可穿透深度，即使对离体生物厚组织，也难以进行高分辨的荧光成像。另一方面，早在1949年，塑性包埋的技术已经被引入显微成像领域。研究人员通过将生物组织嵌入硬度较高的树脂中，可以方便的制备组织超薄切片，从而广泛用于电子显微镜和光学显微镜成像观测。然而，这一技术与绿色荧光蛋白标记技术并不相容。塑化时对生物组织进行的长时间脱水以及有机溶剂处理，导致GFP荧光会发生严重的淬灭。因而，在相当长的时间里，人们普遍认为GFP在树脂包埋过程中会变性，由树脂包埋的荧光样本是否能真实呈现所标记的结构成为了一个未知的基本问题。
在研究全脑功能环路成像新方法的过程中，曾绍群、龚辉研究小组发现GFP在树脂包埋的过程中并没有变性；GFP严重的荧光淬灭来源于生色团的质子化；通过用碱溶液进行化学激活处理树脂包埋的生物组织，可以恢复绝大多数的GFP分子荧光，从而可忠实地观察到被荧光蛋白标记的精细结构。基于这一发现，使用自主研发的荧光显微光学切片断层成像技术，演示了如何获取密集的全脑神经网络数据。
这一发现解决了塑性（树脂）包埋这种经典的样品准备技术与新发展起来的GFP标记技术不兼容的难题，这两种技术的结合为实现宏观尺度生物组织的高分辨荧光成像提供了切实可行的解决方案，将对诸如解析神经元形态、脑功能环路等一系列的基础科学问题起到重要推动作用。
这项研究成果也是该研究团队在单细胞分辨全脑神经网络成像研究方面，继2010年建立全脑亚微米水平自动切片与成像技术（Li et al. Science），2013年建立神经元长程投射成像技术（Gong et al., NeuroImage）之后的又一重大进展。此项工作由武汉光电国家实验室（筹）生物医学光子学研究中心熊汗青、周镇乔、朱明强、吕晓华、李安安、李诗玮、李龙辉、杨涛、王思敏、杨中琴、许彤辉、骆清铭、龚辉、曾绍群（两人共同通讯作者）共同完成。第一作者熊汗青为生物医学工程专业2012级硕士研究生。
该工作得到了国家自然科学基金，“985计划“及光电国家实验室种子基金的资助。
全文可访问http://www.nature.com/ncomms/2014/140602/ncomms4992/full/ncomms4992.html
