11日，清華大學生物醫(yī)學工程學院苑克鑫教授團隊全球首創(chuàng)的生物組織透明化處理方法登上國際期刊《細胞》雜志。該方法能將不透明的生物組織轉(zhuǎn)變?yōu)椤安ＡB(tài)”，便于顯微鏡等設備對組織內(nèi)部進行高保真三維成像。

據(jù)介紹，生物組織的三維結構承載著豐富的生物信息，但由于其不透明，研究人員通過二維切片獲取組織內(nèi)部信息，即將樣本切成幾十甚至上百層，再逐張拼接還原。

“這不僅耗時耗力，還會因物理切割造成組織變形或結構斷裂，導致空間信息缺失和誤判?！痹房琐握f，但現(xiàn)有透明化技術使用化學方法處理后，會導致組織出現(xiàn)明顯皺縮或泡發(fā)，無法呈現(xiàn)生命狀態(tài)下的組織原狀。

小鼠不同器官經(jīng)處理后實現(xiàn)透明化。

小鼠不同器官經(jīng)處理后實現(xiàn)透明化。

為了兼顧透明和無形變，團隊開展跨學科研究，自主研制出高折射率的離子液體?！盎谠撾x子液體，我們開發(fā)了整套VIVIT組織透明化處理技術，首次將不透光的生物組織在低溫下轉(zhuǎn)變?yōu)椤ＡB(tài)’?！痹房琐胃嬖V記者，玻璃態(tài)的樣本不會由于形成冰晶對組織造成機械性損傷，可在-80℃下長期保存，隨用隨取。

論文中展示了嚙齒類、非人靈長類和人類腦組織經(jīng)處理后，神經(jīng)突觸等亞細胞級精細結構在顯微鏡下均清晰可見。團隊還發(fā)現(xiàn)，離子液體處理后的樣本經(jīng)熒光染料染色后，其信號強度可提升2到30倍。這些為跨尺度進行三維數(shù)據(jù)獲取與空間重建奠定了堅實基礎。

圖為腦組織三維全景圖。

圖為腦組織三維全景圖。

基于該項全球首創(chuàng)的技術，團隊在國際上首次實現(xiàn)單神經(jīng)元水平“輸入—輸出”的準確鏈接，為深入解析腦功能的神經(jīng)環(huán)路機制提供了新的機遇。結合團隊自主研發(fā)的重建算法，VIVIT技術還可構建從亞細胞到全器官的三維圖譜，精準再現(xiàn)包括細胞器、神經(jīng)突觸在內(nèi)的精細結構和位置，為各種器官繪制納米級三維立體“畫像”。

（受訪團隊供圖）