Abbiategrasso 脑库协议，用于收集、处理和描述老化的大脑
June 3rd, 2020
该协议描述了一种通过大脑捐献计划和大脑的适当表征来跟踪个体大脑老化轨迹的方法。脑捐献者参与长期纵向研究，包括连续的多维评估。该协议包含大脑处理的详细描述和准确的诊断方法。
由于神经认知障碍的患病率不断增加，我们的目标是获取、描述和储存高质量的脑组织样本，以实现准确的诊断，并揭示神经退行机制。考虑到大脑不对称，我们的采样方法允许所有元研究在两个半球的组织学定义明确的组织上进行，许多数据可以通过深度学习来收集和关联。经常观察到多种病理对脑损伤的增效。
明确的诊断需要结合临床综合征与神经病理学的发现，以发现疾病发病机制，和可能的疗法。新的切割程序以及宏观部分管理是棘手的，但也是取得好成绩所必不可少的。一支训练有素、训练有素的团队对于克服这些困难至关重要。
我们的协议包括一系列需要哺乳动物灵巧的步骤，因此视觉演示比希望掌握这些技术的研究人员的描述性文本更有用。确认比图成像后，使用锋利的手术刀，使头皮切口通过头发皮肤和皮下组织在日冕板从一侧的乳腺过程尖端到另一侧，通过顶点。小心地将头皮的两个褶皱从头骨中分离出来，然后继续切口，直到黄色超轨道脂肪变得可见。
前部反射头皮，后拉组织的另一部分。使用手术刀和钳子，在头骨的每一侧采集一小些时间肌肉样本，将一个样本放入4%甲醛中，将另一个样本置于4摄氏度。用电锯在正面的 V 切口中切割头骨，并取下头骨盖。
切毛素后，收获一片杜拉固定，另一块冷冻。插入一根 20 量 3.5 英寸的针头，通过气管卡洛苏姆连接到 10 毫升注射器，到达第三个心室并缩回柱塞以获得约 10 毫升的脑脊髓液。评估液体的外观颜色和浊度并测量pH值。
轻轻拉上两个前叶，抬起大脑，切开两个视神经，内皮动脉和第三，第四，第五和第六颅神经。切开触角，到达后侧，切开椎动脉和下颅神经。然后插入手术刀尽可能深，通过前脑巨无霸切割最多的毛骨的麦地那部分，并小心地去除整个大脑。
使用手术刀出现在梅克尔洞穴的骨头上，从每边收集加塞里安帮群进行固定和冻结。使用手术锤和凿子将骨性塞拉图西卡断裂，并去除垂体，用于固定4%甲醛。检查头骨和整个大脑从宏观变化和血管的变化。
使用测量带测量大脑的横向和前部姿势直径，并测量大脑的量度。小心检索威利斯的圆圈，用于对解剖变异、病变或血管狭窄是否存在进行宏观评估。分离并检查脑、小脑和脑干，然后分别称量组织。
从凸面中去除一至二至四厘米平方的钩端，并在四摄氏度下将样品保存在完全高葡萄糖DMEM培养基中。收获松果腺固定在4%甲醛，并删除嗅球和视神经固定和冻结每对之一。在摄氏四度的冰面上放置脑、脑和脑干。
当所有感兴趣的组织都收获时，使用超级粘合胶重新连接骨骼，并使用手术针，以及不可吸收的缝合线缝合回头皮。对于脑库解剖使用解剖刀轴向切割脑干，并通过优越的合体在中脑水平进行第一次切割，以获得两片，以暴露的亚斯坦蒂格。将脑干切成10，8毫米的切片，注意包括通过靠近第四个心室的上级边缘的 rostral pons 的切口，以观察耳原，并通过低于声学的梅杜拉长方形，正高于第四个心室的劣质顶点，以获得切片，包括迷走者头部运动核。
以旋转式脑筋标记所有切片为脑干的 BS，后跟阿拉伯数字。最后一个脑干部分后，使用脊髓的 SC 名称，后跟阿拉伯数字。切割下垂平面上的小脑以分离两个小半球，并在 vermis 级别执行下垂剖切，以便从每个半球获得五个切片。
分别将 vermis 中的所有切片命名为右脑和左小脑的 CBR 或 CBL，并使用阿拉伯数字标识每个部分。接下来，通过下垂平面上的语料库将脑膜的两个半球分开，然后沿着光晕平面和母体之间通过前叶时间极、前角、前侧角、小细胞核、小细胞核和基底刚体，将半球切开为奇异的。做第二个切口约一厘米后通过妈妈的身体，并暴露基底神经节，前塔拉穆斯亚，和杏仁核。
继续切片以解剖前区域和后区域，直到每个半球获得 15 到 21 厘米的切片。将切片放在平面上，因为它们是按照其从正面到前后向的原始位置到达的，部分与前面的幻灯片朝上是连续的。放置所有切片后，选择要固定用于组织病理学的主要部分，包括先前获得的截面和海马、面体和腹皮部分，并标记切片为 L 或 R，后跟阿拉伯数字，包括指示切片是固定的还是冻结的标签。
当所有组织都已分割和标记后，在固定或冻结之前获取每个系列部分的图像。要冻结样品，请将保留的备用组织部分放在预冷冻铝托盘上，并用联锁铝板覆盖这些部分，以保持其平整。然后将冷冻样品冷冻在液氮中三分钟，然后将冷冻样品放入标有相应识别码和切片编号的塑料袋中，以在 80 摄氏度下将切片储存在适当的低温箱中。
要固定样品，将保留的备用组织部分放在单独的纱布片中，并在 4 摄氏度的冷室中将切片放在 10%磷酸盐缓冲的甲醛溶液中五天。在采集的27个大脑中，有24个获得了完整的神经病理特征，并进行了明确的临床病理诊断。对36名脑捐献者进行的初步定量脑电图分析表明，主要神经认知障碍的主要阿尔法节律百分比明显低于正常老年人轻度神经认知障碍。
这里显示了一个不对称病理学的例子，与右侧萎缩明显宏观与严重的心室扩张观察到的右冠部分相比，左边。另一个病例显示右半球的梗塞，而另一个标本显示右千米身体的明显萎缩。宏部分可以染色，以确定米林损失或免疫反应在半球内的分布。
这些样本来自双胞胎，由于表观遗传和环境因素，他们在不同的时间范围内有阿尔茨海默氏症的临床发病。然而，微观分析揭示了一个非常相似的神经病理学图片，表明高阿尔茨海默氏症病理学和淀粉样动物病。然而，在两名患者中，对阿尔茨海默病的相同临床诊断并不完全符合神经病理学特征，这揭示了多种病因中的痴呆症二重奏。
事实上， 第一个案件提出了莱维的身体在陀螺单谎言和征服尼格拉。第二个病例显示，在杏仁核和未成年人核中，Lewy的身体与Lewy的中性细胞有关。在微观分析过程中，仔细观察切片照片，以便准确识别解剖区域。
单片的固定和冷冻对于保存组织微观结构奥米学基因活化和蛋白质分布的地形，以及将这些数据与组织病理学关联也非常重要。细胞培养物来自特征良好的组织，也是对疾病发病机制的调查。始终穿戴足够的个人防护设备，因为既得脑组织被认为具有潜在的传染性，并且需要使用危险工具，如锋利的仪器和液氮。
概述
本协议概述了通过大脑捐赠计划跟踪个人大脑老化轨迹的方法，重点关注大脑组织的正确表征。它描述了获取高质量组织样本的全面处理和诊断方法。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 神经退行性机制
- 大脑老化
背景
- 神经认知障碍的发病率正在上升，需要高质量的大脑组织进行准确诊断。
- 纵向研究利用多维评估以获得全面的理解。
- 采样方法整合了大脑不对称性考虑，以进行有效的元研究。
- 经过培训的团队对于导航复杂的大脑解剖过程至关重要。
研究目的
- 表征和存储大脑组织，以诊断神经退行性疾病。
- 通过全面分析探索疾病发病机制和潜在治疗方法。
- 建立一种强大的大脑组织采集和保存方法。
使用的方法
- 该协议涉及详细的大脑处理和保存技术。
- 它包括对各个大脑区域的仔细解剖和脑脊液的收集。
- 该方法强调使用经过培训的团队来完成大脑处理任务所需的精确度。
- 建议使用视觉演示以增强研究人员的技术掌握。
主要结果
- 该详细方法允许在不同病理学下一致且高质量地收集大脑样本。
- 该协议有助于更好地理解大脑的解剖学和病理学变化。
- 强调临床综合征和神经病理学发现的整合，以便做出明确的诊断。
结论
- 本研究展示了一个有效的大脑组织表征协议，可以增强神经退行性疾病的诊断和研究。
- 它强调了精确采集技术对未来大脑老化研究的重要性。
- 研究结果对于理解大脑健康和潜在的治疗干预具有重要意义。
常见问题解答
Executive Industry Relevance
This protocol supports target validation in neurodegenerative disease research by enabling histologically well-defined tissue collection from both hemispheres, facilitating mechanistic de-risking through correlated omics and pathology data. It enhances predictive confidence in preclinical models by providing neuropathologically verified human brain samples linked to longitudinal clinical and lifestyle data. The approach strengthens translational continuity by integrating ante-mortem phenotyping with post-mortem neuropathology, reducing biological uncertainty in target selection.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through direct comparison of frozen and fixed tissue from contralateral hemispheres for omics and histology alignment.
- Operational Value: Supports biological de-risking by providing neuropathologically confirmed tissue to validate target engagement and pathway modulation.
- Strategic Value: Improves target confidence by linking clinical syndrome with definitive neuropathological diagnosis, reducing false-positive target assumptions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares well-characterized brain tissue for biomarker assay development using histologically defined regions from both hemispheres.
- Operational Value: Enables assay standardization through reproducible tissue processing and fixed/frozen pairing for cross-platform validation.
- Strategic Value: Enhances screening readiness by supplying qualified human tissue for target-based and phenotypic screening cascades.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates disease-relevant system modeling by providing human tissue with matched clinical and neuropathological profiles for target validation.
- Operational Value: Supports preclinical continuity by allowing omics studies on histologically validated tissue, improving biomarker translatability.
- Strategic Value: Enables risk-adjusted advancement decisions through mechanistic de-risking using human-derived pathological and molecular data.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum by supplying validated human brain tissue for target identification, assay development, and preclinical validation stages, particularly in neurodegenerative programs requiring pathological confirmation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by enabling molecular analysis of histologically defined brain regions linked to clinical phenotypes.
- Screening: Enhances assay readiness through standardized tissue preservation and longitudinal donor data for reproducible biomarker measurement.
- Analytics: Generates quantitative neuropathological and omics readouts that enable cross-condition comparison and target prioritization.
- Translational Research: Connects discovery to preclinical validation by providing human tissue with verified pathology, improving predictive modeling of target modulation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable tissue characterization pipeline for longitudinal neurodegenerative studies across multiple therapeutic programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity through neuropathologically verified human tissue.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility via paired fixed/frozen processing and detailed labeling protocols.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing pathological confirmation to de-risk targets before preclinical investment.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization by integrating clinical, lifestyle, and neuropathological data for target validation.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neuroanatomy, neuropathology, and aseptic tissue handling for proper dissection and preservation.
- Depends on instrumentation including scalpels, saws, forceps, cryogenic storage, and formalin fixation systems.
- Necessitates cross-team standardization between clinical coordinators, neuropathologists, and molecular biologists for consistent data collection.
- Involves adaptation considerations for different brain regions and pathologies due to asymmetric disease distribution.
- Limited by geographic donor availability and resource intensity of longitudinal clinical assessment and neuropathological processing.
