对眼睛中的免疫细胞进行成像

罗切斯特大学愿景科学家Jesse Schallek可以勉强含有他的兴奋，因为他分享了延时视频，显示通过眼睛背部的活着视网膜组织移动的免疫细胞。

在一个剪辑中，免疫细胞沿着血管内边缘爬行如此慢慢地，视频必须加快25次以显示他们的进展。另一个细胞慢慢地踩着血管中的血液流动，就像鲑鱼在上游的方式战斗。其他免疫细胞将血管和英寸穿过周围的组织，然后聚集在一群群体中，形成一个蜂窝的活动。

罗切斯特大学视觉科学和武发神研究所的罗切斯特大学的Schallek和他的视觉实验室创造了一种新的显微镜技术，在期刊中描述el，这是在20多年前在大学开发的开创性的自适应光学中。

结合时间流逝摄像机和人工智能软件，新技术使研究人员首次成为非侵入性图像和跟踪 - 没有标记 - 半透明免疫细胞在生活中的相互作用视网膜组织在动物。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进行图像提出关于如何改变细胞的行为的问题。另一种常见的，但限制方法是去除细胞并用在盘中的显微镜研究它们。

Schallek的实验室通过在不需要任何染料的情况下对活眼睛中的免疫细胞进行成像，避免了这两种并发症——这是同类研究中的第一个。

“我们认为眼睛是这个美丽的窗口，我们可以在那里同行，无需切割或插入我们宁愿它没有去的地方，”眼科和神经科学助理教授Schallek说。

“眼睛是我们大脑的延伸，因此通过这项技术，我们将我们的第一眼瞥见了中枢神经系统深入的免疫细胞功能。这是基础科学和临床研究的重要一步。”

Schallek的实验室现在正在调整与人类患者一起使用的新技术。

“我们认为这将成为眼科的游戏更换者，以及我们对导致失明的视网膜疾病的理解，”Schallek说。

免疫细胞在炎症中发挥什么作用？

Schallek说，免疫细胞在“整个级联的事件发生事件”的中心，导致炎症，这些炎症是导致失明的最近似的眼睛疾病的炎症。例如，除了到达受影响组织的免疫细胞之外，并释放募集更多免疫细胞的化合物，血液流量也会发生变化 - 所有这些都会干扰视力并使疾病的进展复杂化。

到目前为止，测量视网膜组织炎症的工具还很有限。

例如，光学相干性断层扫描已经用于测量眼睛后部的视网膜组织的厚度。“这种组织的厚度被认为是一个标记，用于组织是多么发起的，”Schallek说。“然而，可能是有用的，它并没有真正告诉你那个组织中的细胞正在做什么。”

他的实验室开发的新技术使：

• 大卫威廉姆斯在罗切斯特创造的自适应光学技术，在20多年前的20多年前的视觉科学中心主任David Williams。自适应光学器件提供了一种方法来纠正眼睛的像差，使得第一次研究人员可以在眼睛后面可视化个体细胞。
• 融入自适应光学一种新的相位对比技术 - 非常类似于差分干扰对比度显微镜 - 这可以捕获诸如免疫细胞的半透明物体的图像。
• 使用延时录像技术捕捉视网膜内免疫细胞活动的图像，时间从毫秒到几个月不等。调整播放速度可以让这些单元格的缓慢移动更容易被跟踪。
• 使用实验室部署的人工智能(AI)计算机代码来识别图像中捕获的不同种类的免疫细胞。
• 通过对单个红细胞的超高速成像，同时跟踪血液流动以及它在炎症反应中的变化。

这项研究由第一作者约瑟夫，博士学位领导。Optics and Colin Chu研究所的候选人，眼科医生和来自布里斯托大学的高级研究员在Schallek的实验室花了三个月。

“这是一个很好的合作，融合免疫学和尖端成像技术的专业知识，”楚都说。“免疫细胞的定义特征是它们是真正移动的，令人难以置信的动态，急于发生炎症。我们第一次成功成功酝酿他们是惊人的，因为我们基本上在他们实际的本土环境中挥动它们时。甚至现在看着录音继续令我贬低我。“

利用他的光学背景，Joseph增加了关键工程进展，呈现视网膜中的免疫细胞成像和血流量。“使用低水平的红外光来实现这意味着我们的方法可以安全地翻译成人类研究，”约瑟夫说。

“另外，使用高速成像来测量血液流动揭示了关于炎症在中枢神经系统中的表现的令人惊讶的细节。我们发现静脉和动脉通过明显不同的方式实现对发炎的视网膜的血流增加。这可能Joseph说，对设计和测试未来治疗变得重要。“

Schallek说，这项新技术不仅可以来自科学和临床的角度，而且尤其适用于药物应用。“公司现在可以看看特定药物在免疫系统内的特定组成部分的方式。他们是否可以看出他们是否可以提高已经批准的药物的疗效，以及仍在开发中的其他人。”