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中国科学院昆明动物研究所*近宣布，宿兵研究组利用激光显微切割和微量样本，与中南民族大学中国人类脑库中心合作RNA测序技术分析了人脑扣带回纺锤形神经元的转录地图。该项目由中国科学院试点项目和国家自然科学基金委员会重点项目资助。相关成果已发表在国际知名神经生物学杂志上《Cerebral Cortex》上。
项目介绍
研究表明，旧大陆猴、猿、人类等灵长类大脑进化出一种新的神经细胞，称为纺锤形神经元（VEN），在人脑中VEN这种神经元存在于猴子等更原始的灵长类中。神经生物学家猜测VEN可能参与人类社会认知能力等**认知功能，但由于VEN人们对大脑分布的局限性(只集中在前脑岛和前扣带回两个脑区)和技术上的局限性VEN确切的功能几乎一无所知。因此，构建这类细胞的转录图谱是了解细胞功能的重要基础工作。
宿兵研究组利用激光显微切割和微量样本RNA发现了300多种测序技术VEN特异表达升降基因，识别4个新基因VEN标记基因。对转录组数据的进一步分析发现，这些基因和VEN形态发育(如树突分支、髓鞘化等)与功能(如人类社会情感疾病等)密切相关。).人类VEN转录图谱的解析，为了解这类在灵长类大脑进化和人类大脑起源中扮演重要角色的神经元提供了重要的基础数据，也为研究人类神经精神疾病（如自闭症等）的发病机制提供了重要信息。
激光显微切割技术在本研究中分离细胞并提取RNA它起着重要的作用。
激光显微切割技术的发展历程
显微切割技术是20世纪90年代初发展起来的一项新技术。它可以从组织切片或细胞涂层的任何区域切割数百个、数十个类似细胞，甚*单个细胞，然后进行分子生物学的后续研究，如PCR、实时荧光定量PCR、蛋白质组学和其他分析技术。显微切割的发展经历了四个阶段：手动直接显微切割、机械辅助显微切割、液压控制显微切割和激光显微切割。
激光显微切割平台
徕卡显微系统官网图片来源
19962000年，美国国家卫生院国家肿瘤研究所**开发了基于近红外激光熔膜原理的激光捕获显微切割技术DNA、RNA分析。第二年，美国Arcturus Engineering公司成功开发了激光捕获显微切割系统，实现了商业销售。五年后，激光捕获显微切割成功应用于植物研究，该技术在生物研究中发展迅速，得到广泛应用。激光显微切割技术可以直接用激光取出显微镜下观察到的目标细胞。与早期技术相比，该技术具有快速、简单、准确、特异性强、精度高、细胞形态完整、细胞分子结构完整等优点。
激光显微切割原理
目前，基于近红外激光，激光显微切割可分为激光类型和技术原理（810nm波长）的LCM (激光捕获显微切割)和紫外激光（337～355nm波长）的LMD（激光显微切割）两种。前文所提的纺锤形神经元转录图谱项目，采用的就是LCM技术。
LCM 系统包括倒置显微镜、固态红外激光二极管、激光控制装置、控制显微镜载体平台（固定载玻片）的操纵杆、电耦合相机和彩色显示器。用于捕获目标细胞的热塑料薄膜（乙烯乙酸乙烯酯，EVA）直径通常为6mm，覆盖在透明塑料帽上，后者与后续实验使用的标准 相匹配0.5ml匹配离心管。
LCM技术原理是将机械臂控制的收集管悬挂在组织切片上方。收集管的塑料帽表面有一层热塑料薄膜（其*大吸收峰接近红外激光波长）。在显微镜下选择目标细胞后，发射低能红外激光脉冲，并立即加热EVA膜融化与目标细胞粘合，然后迅速凝固。然后目标细胞粘附在塑料帽表面EVA薄膜和塑料帽一起移走。
机械臂悬挂控制覆盖热塑膜的塑料帽，放置在脱水组织切片的目标部位。显微镜直接选择目标细胞，发射激光脉冲，并立即加热EVA局部熔化膜。熔化膜EVA膜渗透到切片上极小的组织间隙中，并在几毫秒内与目标细胞粘合并迅速凝固。激光脉冲通常持续0．5～5．0毫秒，可以在整个塑料帽表面重复多次。当组织和薄膜的附着力超过其与载玻片之间的附着力时，大量的目标细胞可以快速分离。将塑料帽盖在装有缓冲液的离心管上，将分离的细胞转移到离心管中，分析目标细胞的分子生物学特征进行后续研究。
EVA膜约100～200μm厚，能吸收激光产生的大部分能量，瞬间将激光束照射区的温度提高到90°C，保持几毫秒后快速冷却，确保生物大分子不受损坏。低能量红外激光也可以避免损伤性光化学反应。
LCM其优点是快速、简单、准确、无污染，适用于任何类型的玻璃，特别是低能量近红外光，不直接接触样品，激光产生的大部分能量被热塑料薄膜吸收，对样品影响较小。
而LMD该技术需要在薄膜载玻片或薄膜覆盖的玻璃载玻片上安装标本切片。脉冲紫外激光（UV－A）物镜聚焦在切片上，沿目标区域边缘移动切割，使选定区域内的细胞分离，周围组织完好。由于紫外激光的波长非常接近生物组织的吸收峰值，常用于切割较厚的样品组织。
激光显微切割技术应用现状
目前，激光显微切割技术比以往的显微切割技术取得了突破，已广泛应用于神经科学、癌症研究、植物分析、法医或气候研究等领域。该方法也适用于细胞培养的操作或覆盖玻璃的显微雕刻。虽然应用越来越广泛，但也有一些问题需要解决，如设备成本，组织切片需要固定和染色，可能会影响细胞的状态和RNA、蛋白质的变化等。
目前，美国赛默飞世尔、德国徕卡、德国蔡司和瑞士、瑞士等激光显微切割平台MMI，推出世界上**个商用激光捕获显微切割系统Arcturus赛默飞世尔于2010年收购。赛默飞世尔 旗舰产品ArcturusXT是**将以红外为基础的LCM以紫外线为基础LMD蔡司、徕卡和MMI目标细胞只能用紫外激光切割和收集。
ArcturusXT激光捕获显微切割系统有一个开放的平台，可以升级和扩展应用程序，以满足不断变化的研究需求。例如，其开放的显微镜接口可以让用户修改系统，增加高分辨率的相机，以获得更准确的图像。开放式系统设计还实现了载体平台插入板的轻松交换，可以容纳神经生物学研究中使用的更大的样本形式。
徕卡提供LMD6500和LMD7000激光显微切割系统利用紫外激光分离显微镜下的目标区域，并通过重力的温和方法收集样品。在徕卡的两个系统中，高精度的光学元件被用来控制激光束的运动。光束焦点具有自动校正功能，可在自动模式和交互模式中切换，显微镜样品平台和样品本身保持不变。通过这种专利方法，它可以达到超出想象的精度。
瑞士MMI公司主推CellEctor Plus和CellCut Plus激光显微切割系统利用固态紫外激光切割和收集组织切片等样本中的目标细胞。在整个分离过程中，激光不接触需要分离的样本，对样本的损伤较小，以确保样本RNA完整性。该系统用于样本收集PTP（Predefined Target Positioning）该技术将粘性管盖划分为多个区域，粘附和收集组织切片中的同类细胞，提高样品的收集效率，节约成本；下游核酸和蛋白质实验有足够的样本量。
蔡司的PALM MicroBeam聚焦激光束也用于切割和分离样本，但它收集样本的方式更为特殊。细胞通过激光诱导的压力波弹入管内。MicroBeam弹射力就像光诱导的微爆炸发生在你的样品下面，然后冲击波向上推动组织。对于较大的区域，MicroBeam粘性管盖也可以使用。请说明转载:
