2020年10月8日

想象一下眼睛里免疫细胞的秘密生活

罗彻斯特大学的视觉科学家杰西·沙莱克(Jesse Schallek)激动地分享了一段延时视频，视频显示免疫细胞在眼睛后部的活视网膜组织中移动。

在一段视频中,免疫细胞沿着血管内侧缓慢爬行，录像必须加速25倍才能显示他们的进展。另一个细胞在血管里缓慢地逆流而上，就像一条逆流而上的鲑鱼。其他免疫细胞离开血管，穿过周围的组织，然后聚集成一群，形成一个活动的蜂箱。

沙莱克和他在罗切斯特大学视觉科学中心的视觉实验室以及弗洛姆眼科研究所创造了一种新的显微镜技术，该技术发表在《科学》杂志上eLIFE，这是在20多年前在大学开发的开创性的自适应光学中。

结合延时摄像和人工智能软件，这项新技术首次使研究人员能够在不加标记的情况下，对活体内半透明免疫细胞的相互作用进行无创成像和跟踪视网膜组织在动物。到目前为止，免疫细胞必须用荧光剂标记，并经常重新注射，以便成像——这提出了一个问题，即这可能如何改变细胞的行为。另一种常见但有局限性的方法是移除细胞，在培养皿中用显微镜研究它们。

Schallek的实验室通过在活眼中的免疫细胞进行成像而不需要染料来避免对两种情况进行染料的第一次研究。

Schallek是眼科和神经科学的助理教授，他说:“我们认为眼睛是一扇美丽的窗户，我们可以无创性地窥视，不需要在我们不希望的地方切开或插入摄像头。”

“眼睛是我们大脑的延伸，因此通过这项技术，我们首次瞥见了中枢神经系统深处的免疫细胞功能。这对基础科学和临床研究都是至关重要的一步。”

沙莱克的实验室现在正在将这项新技术应用于人类病人。

Schallek说:“我们认为这将改变眼科和我们对导致失明的视网膜疾病的理解。”

罗彻斯特大学视觉科学家杰西·沙勒克实验室的研究人员利用这项新技术捕捉到同一视网膜位置的图像，并在两个月的时间里追踪该区域对损伤的反应。损伤后6小时和24小时，单个免疫细胞到达并产生活力反应。几周到几个月后，视网膜就会恢复正常。信贷:Schallek实验室

免疫细胞在炎症中扮演什么角色?

Schallek说，免疫细胞是引起炎症的“一连串事件”的中心，炎症是导致失明的大多数视网膜眼病的特征。例如，除了免疫细胞到达受影响的组织，并释放化合物招募更多的免疫细胞外，血液流动也有变化——所有这些都会干扰视力，使疾病的进展复杂化。

到目前为止，可用于测量视网膜组织炎症的工具受到限制。

例如，光学相干断层扫描被用来测量眼睛后部视网膜组织的厚度。Schallek说:“该组织的厚度被认为是组织炎症程度的标志。”“尽管这可能有用，但它并不能真正告诉你组织中的细胞在做什么。”

他的实验室开发的新技术通过以下方式做到了这一点:

在罗彻斯特大学视觉科学中心主任大卫·威廉姆斯和他的同事20多年前发明的自适应光学技术的基础上。自适应光学提供了一种纠正眼睛像差的方法，研究人员第一次可以看到眼睛后部的单个细胞。
整合到自适应光学一种新的相位对比技术——很像差分干涉对比显微镜——可以捕捉半透明物体的图像，比如免疫细胞。
使用时间失效的摄像机在视网膜中捕获免疫细胞活性的图像，从毫秒到几个月。调整播放速度允许更容易地跟踪这些单元的慢动作。
使用实验室部署的人工智能（AI）计算机代码，以识别图像中捕获的不同种类的免疫细胞。
使用单个红细胞的超高速成像同时跟踪血液流动以及如何响应炎症而变化。