$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
شهدت العقود القليلة الماضية تدريجياً بداية عصر الأبعاد الثلاثية، مع تطور العديد من النهج المبتكرة في المجال العلمي. فعلى سبيل المثال، ساهمت طرق إعادة البناء ثلاثية الأبعاد، التي أصبحت ممكنة بفضل تطوير طرق تصوير العينات الكاملة المعقدة المقترنة بالمجاهر الفلورية عالية الدقة، في تسهيل فهم أفضل لعدة هياكل نسيجية كاملة السماكة. وقد استُخدمت طرق التصوير ثلاثي الأبعاد هذه لتحديد العديد من تراكيب جسم الإنسان، مثل الأوعية والغدد والأورام الشائعة4,5,6,7,8,9. وعلاوة على ذلك، تم جمع معلومات حول الاختلافات بين التراكيب المرضية والعادية، على سبيل المثال في أدمغة الفئران الكاملة10,11,12. وقد تم تحديد هذا النهج كخطوة حاسمة نحو فهم أفضل لمختلف الأنظمة البيولوجية، مما يسهل استيعاباً أعمق للدوائر الخلوية، وتنظيمها المكاني البنيوي والوظيفي، ومساهمتها المحتملة في الأمراض البشرية.
تتمثل إحدى سلبيات التركيبات المختلفة لإعادة بناء الأنسجة ثلاثية الأبعاد والتصوير في أن معظم النهج تتضمن خطوات تصفية الأنسجة. وبالرغم من أن هذه الطريقة مفيدة للعديد من الأنسجة، إلا أنها ليست مناسبة لجميع أنواع الأنسجة8,9,19. في الواقع، تتضمن إجراءات التصفية عدة خطوات غسيل، والتي قد تؤدي إلى إتلاف الحاتمات المستهدفة والتأثير على الإشارات الداخلية20.
لقد استُخدمت النهج الموضحة أعلاه لتحديد العديد من التراكيب الخلوية الهامة ضمن أنظمة مختلفة. ومع ذلك، فإن الجهاز الشمي والتراكيب ذات الصلة به تحتوي على حد أدنى من المكونات العظمية التي يمكن من خلالها عزلها بسهولة؛ وبناءً على ذلك، تم اختبار نهج التحضير الكامل (whole‑mount) التي لا تتضمن خطوات التصفية في السنوات الأخيرة13,14.
أقرت هذه الدراسات بأهمية تحديد تنظيم البنى العصبية في الجهاز الشمي بشكل أفضل. وبناءً على ذلك، كان تركيزها الأساسي منصباً على تقديم خريطة طبوغرافية واضحة لتوزيع العصبونات الحسية الشمية استناداً إلى تعبير علامات مختلفة14، فضلاً عن الكشف عن رؤى جديدة حول أهدابها المميزة13.
تتيح تقنية التثبيت الكامل (whole‑mount) التي تم تطويرها وعرضها هنا جمع الأنسجة المخاطية والحفاظ عليها بكامل هيئتها، مما يفتح المجال للحصول على رؤى حاسمة حول البنية التشريحية والفسيولوجية لهذه البيئة، مع تركيز خاص في حالتنا هذه على العلاقة بين خلايا الغمد الشمية (OECs) والأرومات الليفية وحزم المحاور العصبية. وقد مكن اقتران تقنية العزل والصبغ المنقحة هذه بالتصوير البؤري عالي الدقة من جمع صور كبيرة تعكس بنية المنطقة المستهدفة بأكملها والخلايا المقيمة فيها. وتحديداً، توفر تقنيتنا المنقحة ميزتين مميزتين، حيث يتم حصاد ومعالجة الغشاء المخاطي بأكمله، بما في ذلك بنية الصفيحة المخصوصة13، كما تساعد طريقة تحضير الأنسجة الأكثر رفقاً في الحفاظ على التشريح على النطاق الكلي وكذلك التفاعلات بين الخلايا (مثل خلايا الغمد الشمية والمحاور العصبية والأرومات الليفية) مقارنة ببروتوكولات التثبيت المسطح الأخرى14. وهذا هو السبب أيضاً في أن هذا البروتوكول لا يتضمن التحقق من الصحة مقابل صبغ المقاطع الرقيقة.
كما ذُكر سابقاً، تتضمن تقنيات التلوين الكامل عادةً فترات طويلة لمعالجة الأنسجة واستخدام كواشف محددة وباهظة الثمن. وقد تم تطوير هذه الطريقة مع التركيز على تقليل معالجة الأنسجة إلى الحد الأدنى لتقليص كل من الإطار الزمني وخطر إتلاف البنى الخلوية الهامة. وبناءً على ذلك، تمثل هذه الطريقة المُحسَّنة عملية سريعة يمكن تنفيذها باستخدام كواشف شائعة الاستخدام في الكيمياء النسيجية المناعية للمقاطع الرقيقة، مما يوفر بديلاً فعالاً للمناهج التي تتطلب أوقات معالجة أطول والتي لا تكون مناسبة للبنى الخالية من العظام مثل الأنسجة المخاطية.
يمكن إجراء عملية الحصول على الصور والمعالجة اللاحقة باستخدام أي منصة مجهرية بؤرية (confocal microscopy) قادرة على الحصول على مجموعات صور z-stacks عالية الدقة من عينات الأنسجة السميكة، مع اختراق ليزري كافٍ للتصوير عبر الأغشية المخاطية المستهدفة (يرجى الرجوع إلى قسم الطرق لمزيد من التفاصيل حول إعدادات الحصول على الصور ومعالجتها).
نعتقد أنه يمكن نقل هذا البروتوكول وتطبيقه على نماذج أخرى شائعة من القوارض مع إجراء التعديلات المناسبة. ومن خلال بعض التعديلات الخاصة بالأنسجة، يمكن تطبيق هذه الطريقة في سياقات مختلفة، بما في ذلك دراسة الأنسجة المخاطية وتحت المخاطية في الجهاز التنفسي والقناة الهضمية (GIT)؛ واستقصاء تنظيم الأنسجة والتفاعلات متعددة الأنظمة داخل الجهاز العصبي؛ وتحليل العمليات الالتهابية والأنسجة الليمفاوية المرتبطة بالمخاط (MALTs)؛ بالإضافة إلى استكشاف محاور مختلفة متعددة الأنظمة، مثل محور الأمعاء والدماغ.
تكمن القوة الرئيسية لهذا البروتوكول في التحسينات المنهجية التي تتيح تصويرًا ثلاثي الأبعاد عالي الجودة مع الحفاظ على سلامة الأنسجة، وضمان نهج سريع نسبيًا مقارنة بمنهجيات التحميل الكامل الأخرى التي تم تجربتها سابقًا في هذا المجال.
اعتمد التنفيذ الناجح لهذا النهج بشكل كبير على الفهم التشريحي العميق للنسيج المستهدف. في الواقع، وفي حالتنا هذه، كانت معرفة الموضع المتوقع لحزم المحاور العصبية أساسية لتقليل مدى توغل إجراء الجمع بمجرد الكشف عن الجزء الداخلي من الجمجمة. كانت هذه المعرفة التشريحية حاسمة في القدرة على تحديد المنطقة والنسيج المستهدفين بسرعة والحفاظ على البنية العامة للمخاطية، مما يسلط الضوء على أن نجاح معالجة الأنسجة يرتبط جوهرياً باستراتيجية جمع مدروسة وليس بخطوات ما بعد المعالجة وحدها.
كما ذُكر في قسم الطرق في عدة ملاحظات، كانت التعديلات التقنية المتعددة حاسمة في تطوير هذه الطريقة وتحسينها. وقد مثل الحفاظ على طفو النسيج بحرية داخل أنابيب Eppendorf طوال عملية الصبغ بأكملها، بالتزامن مع الدوران المستمر أثناء تحضين الكواشف والأجسام المضادة، خطوة رئيسية تميزت عن بروتوكولات التثبيت الكامل والقطاعات الرقيقة الأكثر سكوناً. وقد منع هذا التحسين طي النسيج مع ضمان تغلغل متجانس للكواشف عبر العينة بأكملها، مما أدى إلى تحسين اتساق الصبغ دون الحاجة إلى خطوات ترويق غير ضرورية. بالإضافة إلى ذلك، ثبت أن التحسين الدقيق لمدة التحضين لكل كاشف ومزيج من الأجسام المضادة كان أمراً ضرورياً. وقد تحتاج هذه الخطوة الأخيرة إلى مزيد من الضبط بناءً على نوع الجسم المضاد المختار.
أدت هذه العوامل المحددة مجتمعة إلى تعزيز قابلية التكرار مع تقليل الوقت الإجمالي للمعالجة والحد من التعامل القاسي مع العينات.
تمثلت خطوة منهجية مهمة أخرى في القدرة على تحديد اتجاه النسيج بشكل موثوق قبل التثبيت والتصوير دون الحاجة إلى الوسم الفلوري. وكان من الممكن التعرف بسهولة على جانب الصفيحة المخصوصة (lamina propria) في النسيج المخاطي تحت مجهر الحقل المضيء من خلال وجود حزم عصبية سميكة، والتي يمكن تمييزها بوضوح عن النسيج الظهاري المحيط. وقد وُجد أن توحيد اتجاه العينة عن طريق وضع الصفيحة المخصوصة مواجهة لجهة غطاء الشريحة، مع استناد الطبقة الظهارية على الشريحة الزجاجية، يسهل جودة الحصول على الصور. وقد أدى هذا التحسين البسيط والفعال إلى تعزيز اتساق التصوير عبر العينات، وساهم في جودة عمليات إعادة البناء ثلاثية الأبعاد التي تم الحصول عليها.
ومع ذلك، هناك بعض القيود التي يجب مراعاتها. لم يتم اختبار هذا البروتوكول على العديد من سلالات الفئران الشائعة أو أنواع القوارض الأخرى. وبالمثل، أُجريت عمليات التحسين في ظل الظروف التجريبية المحددة المذكورة أعلاه ومع مجموعات الأجسام المضادة المدرجة فقط. وبينما من المفترض أن يعمل البروتوكول مع معظم سلالات الفئران والجرذان، والعديد من الأجسام المضادة المختلفة، وأي نماذج تجريبية تسمح بجمع الأغشية المخاطية بسمكها الكامل، فقد يتطلب الأمر مزيداً من التحسين الدقيق. ومن القيود الملحوظة الأخرى أن المقطع الواحد من العينة الكاملة (whole-mount section) يمكن صبغه بمجموعة واحدة فقط من الأجسام المضادة، على عكس الأنسجة المقطعة إلى شرائح رقيقة، حيث يمكن صبغ كل شريحة بمجموعة أجسام مضادة منفردة، وبالتالي يمكن اختبار مجموعات متعددة ومختلفة من الأجسام المضادة على الأنسجة المقطعة إلى شرائح رقيقة.
وبشكل عام، تُظهر هذه الابتكارات المنهجية كيف يمكن للتعديلات البسيطة نسبيًا في التعامل مع الأنسجة وظروف الصبغ وتوجيه العينات أن تحسن نتائج التصوير الكامل (whole-mount) بشكل كبير. ومن خلال تجنب خطوات معالجة الأنسجة والتصفية المكثفة، يوفر هذا النهج بديلًا عمليًا وقابلًا للتكيف لدراسة الأنسجة الرقيقة الخالية من العظام، مع الاستمرار في تمكين الحصول على بيانات ثلاثية الأبعاد مفصلة وواسعة النطاق.