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背景

多發性硬化癥（Multiple sclerosis，MS）是一種中樞神經系統慢性炎癥相關的疾病，主要損害脊髓、大腦以及視神經。同時其也是一種罕見病，多發于 20-40 歲的中青年群體，患者機體的神經髓鞘的破損和剝落致使其脊髓、大腦及視神經功能受到損害；通常情況下，患者的神經系統殘疾在發病一二十年后逐漸加重，會使其喪失自理能力、失明甚至失去生命。

目前多發性硬化癥的病因還未明確，與遺傳因素，環境因素如病毒感染、地理位置，自身免疫反應等有一定關系。不過，隨著科技的進步與研究的發展，關于多發性硬化癥的病理性源頭科學家們認為可能是中樞神經系統各種大量存在的星形膠質細胞（Astrocytes）。星形膠質細胞（astrocyte），是哺乳動物腦內分布最廣泛的一類細胞，也是膠質細胞中體積最大的一種。用經典的金屬浸鍍技術（銀染色）顯示此類膠質細胞呈星形，從胞體發出許多長而分支的突起，伸展充填在神經細胞的胞體及其突起之間，起支持和分隔神經細胞的作用。

星形膠質細胞具有許多突起，伸展充填在神經細胞的胞體及其突起之間，起支持和分隔神經細胞的作用，并參與了血腦屏障的形成。由于星形膠質細胞能產生和分泌某些神經遞質以及表達某些神經遞質受體，可對一些神經活性物質產生反應。另外，星形膠質細胞能對外源性化合物進行生物轉化，并可幫助調節神經元周圍的離子微環境。外源性化學物質或外傷損傷中樞神經系統后，損傷區域星形膠質細胞通過增生可形成膠質“瘢痕”。

因此，想要了解多發性硬化癥的發病機制，需要識別相關的細胞亞群及其控制機制，但目前研究者們對星形膠質細胞的異質性及其在多發性硬化癥中的控制還不甚清楚，還需要持續的實驗研究工作來發掘其病因作用形式，從而提出可以解決該疾病的可行治療手段。

02

應用案例

2020年2月13日，哈佛醫學院 Francisco J. Quintana 研究組在 Nature 發表文章 MAFG-driven astrocytes promote CNS inflammation，通過利用多發性硬化癥動物模型、原代細胞培養以及病人解剖樣品等多種方面對星形膠質細胞異質性進行研究，發現了多發性硬化癥的潛在臨床治療靶點。

多發性硬化癥臨床相關的動物模型是實驗性自身免疫性腦脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)模型。關于 EAE 動物模型中星形膠質細胞的轉錄譜已經略有眉目，但是目前還缺乏標記物為基礎的相關分析。因此，作者們使用百日咳毒素注射誘導 EAE 模型后，用髓磷脂少突膠質細胞糖蛋白表位進行免疫，隨后通過 Drop-seq 對中樞神經系統中的細胞進行分析。

該實驗過程中利用了 MERFISH 技術，其工作原理是將基于特殊距離設計的“條形碼”分配給細胞的 RNA，讓它們與 DNA 探針庫雜交，賦予這些條形碼意義，然后通過成像讀出這些條形碼，確定單個 RNA 分子的特性。并通過多輪成像，同時讀出不同基因的原位表達信息。

針對于多路復用的MERFISH 技術，需要高通量、高穩定性、多波段的成像光源，這對傳統的汞燈光源而言是不小的挑戰。虹科 CELESTA 光引擎是此應用的理想且廣泛采用的照明源，它具有七個波段的激光，其中有五個波段可以用于高度多路復用的MERFISH成像技術。

得益于虹科 CELESTA 激光光源，研究者們使用 MERFISH 成像技術量化了九種特異性星形膠質細胞和 T 細胞標記物的表達。

通過對細胞的標記、高通量成像與相關的數據分析，研究者們最終發現以下要點：確定了星形膠質細胞的特點是減少 NRF2 驅動基因表達和增加 MAFG 、MAT2α 信號。在 EAE 期間 NRF2 表達降低的情況下MAFG與MAT2α合作建立 DNA 甲基化標志，進一步促進星形膠質細胞的致病性。并且被招募到中樞神經系統的T細胞產生 GM-CSF 擴大了 MAFG / MAT2α 驅動的促炎反應。這些發現定義了以前未描述的疾病發病機制，并確定了表觀遺傳修飾是治療多發性硬化癥的候選靶點。

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虹科 CELESTA 光源

虹科 CELESTA 和 CELESTA quattro 光引擎包括4-7個可單獨控制的固態激光光源陣列（在400-800nm范圍提供7個可選波長），并且支持快速切換。CELESTA 光引擎在1.5mm直徑光纖的遠端出光，其7個激光器中的每一個都能提供約1000mW的輸出功率。

同樣，CELESTA quattro 光引擎以相同的輸出功率規格提供了一個具有性價比的4或5線選擇。激光輸出與復雜的控制和監測系統相結合，為旋轉盤共聚焦顯微鏡、空間分辨率轉錄組學和其它高級成像應用提供所需的高清晰度性能。虹科CELESTA光源的光譜輸出與CELESTA實物圖

CELESTA 的控制系統位于一個帶有嵌入式命令庫的板載計算機上。這些命令不僅可以訪問輸出通道選擇、開/關和輸出強度調整等基本控制功能，而且還可以訪問大量的操作狀態報告和可調整的偏好設置面板。一個駐留在板載計算機上的圖形用戶界面，通過以太網連接用網絡瀏覽器查看，可以方便地訪問許多命令庫的功能。對于需要快速（100μs）切換的應用，所有輸出線都提供 TTL 觸發輸入。用于穩定的實時性能跟蹤和反饋被包括在復雜的交鑰匙設計中。