显微镜检查在肝脏类器官转化研究中的应用: Yoneyama 博士专访
大阪大学医学研究科的 Yosuke Yoneyama 博士利用人类 iPS 细胞衍生的肝脏类器官,开展关于代谢性肝病(如脂肪肝)以及再生医学的研究。
在本次采访中,我们向 Yosuke Yoneyama 博士请教了他在肝类器官转化医学研究方面的经验、倒置显微镜在其工作中的应用,以及IXplore IX85电动倒置显微镜平台的具体优势。
Dr. Yosuke Yoneyama
Yosuke Yoneyama 博士简介
Yoneyama 博士毕业于东京大学农学生命科学研究科,获得博士学位,目前在大阪大学医学研究科工作,从事有关干细胞和类器官的多项研究。 他的研究在肝脏疾病的早期诊断、新治疗方法的开发以及再生医学的进展方面做出了显著贡献。
问: 您目前的研究重点是什么?
Yosuke Yoneyama 博士: 我们的实验室拥有利用人类 iPS 细胞生成肝脏类器官的技术,但我们的目标是进行转化研究,考虑医学应用,而不仅仅是类器官的生成本身。 例如,我们正在研究脂肪肝疾病病理中个体差异背后的机制。 全球脂肪肝患者数量不断增加,但症状发展因人而异,目前尚未找到有效的治疗方法。 为了解决这一问题,我们正在利用类器官技术重现不同患者的肝脏状况,并研究导致这些病理个体差异的机制。
另一种方法是利用肝脏类器官开发新的治疗方法: 体外肝脏支持装置。 我们正在开发一种利用我们研发的肝脏类器官的治疗设备,并将继续开展旨在应用于临床的研究。
问: 您为何选择专注于类器官研究?
Yosuke Yoneyama 博士: 类器官是一种独特的工具,使我们能够直接研究人体器官。 我大约在 2018 年开始参与肝脏类器官研究。那时仅仅生成类器官模型就足以发表一篇论文。 即使在那时,我也不满足于仅仅制造类器官;作为一名科学家,我希望能够回馈并为临床应用贡献力量。
另一个原因是,我希望阐明人体器官是如何形成的,以及这些机制失调与疾病之间的关系。 例如,我对了解导致代谢异常和疾病的过程非常感兴趣。 目前,我主要关注两件事: 作为一名科学家,我致力于阐明人体器官的形成和功能机制,并推动对临床实践有实际价值的医学研究。
问: 你在实验中主要如何使用显微镜?
Yosuke Yoneyama 博士: 进行细胞培养时,我几乎每天都会使用倒置显微镜进行观测,例如明场成像和相衬成像。 对于高端应用——例如我们需要了解特定分子的表达位置和数量,或细胞间及细胞内结构的情况时——我们会使用高分辨率荧光显微镜,例如共聚焦显微镜 。 从类器官的创建阶段到最终对其功能的评估,倒置显微镜是类器官研究中不可或缺的工具。
Evident 倒置显微镜
左图: CKX53 紧凑型细胞培养显微镜。 右图: IXplore IX85 电动倒置显微镜平台。
问: 在您的实验中,新型 IXplore IX85 倒置显微镜的哪些方面表现有效?
Yosuke Yoneyama 博士: 首先是测量通量。 IXplore IX85 具有宽大的视场,这减少了所需的图像数量,使我能够高效地从单个实验所需的细胞和样本中收集数据。 这是一项巨大的优势。
提高通量也有助于监测我们所创建的类器官的同质性或异常形成的频率。 在实验室讨论数据时,宽大的视场使我们能够同时监测更多的类器官,这有助于我们更准确地讨论均质性和异常形成。
另一项我真心欣赏的改进是图像拼接功能。 我用它获取了一块相对较大的大鼠肝脏标本的图像,标本尺寸约为 20-30 mm,最终获得了一张几乎没有可见拼接痕迹的高分辨率图像。 为了获得没有这种的类似图像,我们通常需要调整条件并进行精细设置,但 IX85 的自动校正功能使得拍摄均匀且高分辨率的图像变得非常容易。 令我印象深刻。
由人类 iPS 细胞制成的类器官。
图像由 Yoneyama 博士提供。
大鼠肝脏组织。
左图: 原始拼接图像。
右图: 应用智能阴影校正后的拼接图像。
图像由 Yoneyama 博士提供。
问: 采用硅胶垫的 LUPLAPO25XS 物镜在您的实验中发挥了哪些作用?
Yosuke Yoneyama 博士: 首先,它提高了我们的工作流程效率。 例如,当从浸没式物镜切换到不同的放大倍率时,通常需要擦掉油或水。 现在不再需要这样做,效率显著提高了。 我可以先拍摄一张宽视野图像,然后增加放大倍率继续成像。 然后,我可以回到宽视野视图,并在其他位置切换回硅胶垫物镜。 能够无缝化地执行这些任务真是太方便了。
其次,25X 放大倍率非常完美。 虽然我们的主要研究方向是类器官研究,但我们每天也会处理其他类型的样本,并且需要涵盖广泛的放大倍数。 当时 10X 太低,40X 又太高。 我一直希望能有一个具有长工作距离(WD)和卓越深度观察性能的中等放大倍率物镜。 这款 25X 物镜工作距离为 2 mm,非常适合我们的研究对象。
此外,我对硅胶物镜的深度观察性能印象深刻。 当我们尝试观察约 100 至 150 mm 深度的球状体或类器官中心时,标准干式物镜往往会出现图像模糊的情况。 使用该物镜后,模糊现象得到了显著改善。 结合 3D 反卷积后,我们无需使用共聚焦显微镜即可清晰观察类器官结构。
Evident 的 LUPLAPO25XS 物镜(NA 0.85,WD 2 mm),采用硅胶垫片技术(黄色)。
问: 您未来在研究和实验方面有什么计划?
Yosuke Yoneyama 博士: 正如我在当前的研究中提到的,我们正在开发一种能够让血液在体外肝脏类器官中循环的装置,以实现类似透析的功能。 这项研究旨在开发一种新的方法,希望有朝一日能够支持肝脏功能。 肝脏具有解毒功能,但肝功能不佳的患者废物和毒素容易在血液中积聚。 如果肝脏类器官能够发挥这种作用,那么它们将来或许能够帮助等待移植的患者。
器官移植仍然非常困难,类器官在肝脏再生医学领域还没有一个临床应用案例。 我认为这项研究因为这个原因而具有重要意义。
免责声明: 本次采访中表达的观点和陈述仅代表研究者个人,并不一定反映 Evident 的观点或主张。 文中提及的产品和技术仅供研究用途,并非设计用于临床或诊断应用。