CEJ：水溶性AIE探针用于Aβ斑块全脑3D成像的构筑新策略

近期，海南大学朱明强团队&骆清铭团队合作报道了一类AIE活性的水溶性Aβ探针，该类型探针比商用探针ThT对Aβ纤维具有更强的亲和力，表现出更出色的Aβ靶向性和特异性，并且可在小鼠脑组织内实现Aβ斑块的快速免漂洗标记。使用此原位标记探针结合荧光显微光学切片断层成像系统（fMOST），通过原位标记/成像/逐层切削的循环过程，实现了Tg小鼠全脑Aβ斑块的自动3D成像。此项研究成果以“AIE-based fluorescent micro-optical sectioning tomography for automatic 3D mapping of β-amyloid plaques in Tg mouse whole brain”为题发表在《Chemical Engineering Journal》（IF=16.744）上。

阿尔茨海默症（AD）最主要的病理特征是β-淀粉样蛋白（Aβ）纤维在大脑中聚集形成Aβ斑块。AD的病情是逐渐发展进行的，Aβ斑块在不同脑区内的分布状况以及三维微观形貌具有显著性的差异，此外，全脑Aβ斑块的数量变化和分布是AD疾病发生和发展的重要指标。全脑Aβ斑块的3D空间分布研究，对于了解有关神经退行性疾病的起因、发生和发展至关重要。现有的全脑Aβ斑块成像技术都是先通过荧光预标记然后再进行成像，而在全脑Aβ斑块标记过程中通常面临一些问题：1）实验步骤繁琐且耗时长，需要繁琐、费时的荧光预标记及荧光标记后的漂洗过程（小鼠脑标记通常一周或数周）；2）检测效率较低，深部脑区检出率较低；3）抗体作为生物大分子，价格昂贵且在生物组织中渗透性差。而对于更大体积的样本（如灵长类脑组织），标记成本、标记效果、后处理过程、成像周期等问题更为突出，局限性更为明显。因此，开发全脑Aβ斑块3D分布便捷高效的构筑方法，能够推动AD疾病的研究，对于此类疾病的研究具有重要的意义。

图1 (A) 水溶性AIEgens的化学结构式。(B) 水溶性AIEgens原位标记Aβ斑块的示意图。(C) 全脑Aβ斑块原位标记/成像/切片3D成像策略的示意图。

为简化实验流程、提高成像效率，海南大学朱明强团队&骆清铭团队提出了全脑Aβ斑块的原位标记/成像/逐层切削的3D成像新策略。针对这一成像新策略设计合成了AIE型水溶性的免漂洗Aβ探针，匹配fMOST成像系统实现了Tg小鼠全脑Aβ斑块的3D高效构筑。这种便捷、高效的3D成像策略避免了传统成像方法耗时的组织渗透、荧光预标记和繁琐的洗涤过程，将小鼠全脑Aβ斑块的成像时间从1-2周缩短到3-4天，显著提高了全脑3D成像的效率。
本研究为与fMOST系统相匹配的免漂洗AIEgens的设计与应用提供了前景，有望应用于深部组织或整个器官、甚至灵长类动物大脑的3D荧光成像，免漂洗AIEgens将在未来的全脑研究中发挥重要作用。

文章信息：

海南大学生物医学工程学院王亚龙、张建平和武汉光电国家研究中心罗婷为共同第一作者，朱明强教授、骆清铭院士为共同通讯作者。

该工作得到了科技部重大研发计划、国家自然科学基金等经费的支持。

全文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2022.136840