彻底爆发！2024年重磅盘点：组织透明化技术重大突破与研究进展！

组织透明化技术的发展，为生物医学研究提供了无限可能，2024年组织透明化技术彻底爆发，频现Cell、Nature、Science三大顶刊！

 

 

接下来，本文将为大家盘点2024年度，组织透明化三维成像技术在科研领域的重大突破与研究进展。

 

案例1：《Cell》揭示痛觉神经“指挥”免疫应答新机制

 

 

英文标题：Innervation of nociceptor neurons in the spleen promotes germinal center responses and humoral immunity

发表期刊：Cell

发表时间：2024年5月

影响因子：45.5

 

2024年5月20日，军事科学研究院李慧艳团队在《Cell》发表文章，该团队利用组织透明化，结合CGRP、CD31等标记方法，成功绘制脾脏痛觉感受神经纤维的三维结构，首次揭示了痛觉感受神经纤维在脾脏的空间分布，发现背根神经节与脾脏之间的感觉神经连接环路。

图1. 脾脏三维整体成像

案例2：利用组织透明化技术揭示肥胖对身体结构的影响

 

英文标题：Deep Learning and 3D Imaging Reveal Whole-Body Alterations in Obesity

发表期刊：bioRxiv

发表时间：2024年8月

 

2024年8月20日，德国慕尼黑大学的研究团队在《bioRxiv》发表文章，整鼠全身透明化成像技术再次取得突破，该研究利用组织透明化，结合人工智能和深度学习，开发了一套由AI驱动的3D成像分析系统，在小鼠全身范围内分析肥胖引起的结构变化，揭示了肥胖对神经和免疫系统的影响，包括面部神经的改变以及全身炎症的异质性，为理解肥胖等系统性疾病的全身影响提供了新的视角。

 

图2. 在全身范围内可视化肥胖小鼠的神经和巨噬细胞

 

案例3：使用吸收分子在活体动物中实现光学透明

 

英文标题：Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules

发表期刊：Science

发表时间：2024年9月

影响因子：44.7

 

2024年9月6日，斯坦福大学研究团队在《Science》发表研究成果，该团队开发了一种“ 魔幻而神奇的 ”皮肤透明化技术，在小鼠腹部涂抹可食用的色素染料-柠檬黄，可使小鼠皮肤透明化，皮下血管和内脏器官肉眼清晰可见。该项颠覆性研究，迅速火爆全球，在学术界刮起了一股「复刻」风。文章发表一个月，就被评为近十年来 Science影响力 top5文章、下载量超8万次。

 

图3. 染料分子实现活体组织透明化

案例4：介观尺度三维显微成像技术

 

 

英文标题：Long-term mesoscale imaging of 3D intercellular dynamics across a mammalian organ

发表期刊：Cell

发表时间：2024年9月

影响因子：45.5

 

2024年9月13日，清华大学戴琼海院士团队在《Cell》发表研究成果，宣布新一代介观活体显微仪器RUSH3D问世，填补多项目国际空白。在这项研究中，利用RUSH3D超级显微镜，结合活体颅骨透明技术，可对清醒小鼠进行长时间三维全脑范围高分辨成像，实现创伤性脑损伤（TBI）的小鼠全皮层中性粒细胞的动态监测。

 

图4. RUSH3D结合颅骨透明技术，看穿大脑

案例5：SOLID透明化技术为全脑多色成像分析提供全新工具

 

 

英文标题：SOLID: minimizing tissue distortion for brain-wide profiling of diverse architectures

发表期刊：nature communications

发表时间：2024年9月

影响因子：14.7 

 

2024年9月27日，华中科技大学朱䒟教授团队在《Nature Communications》发表研究成果。在这项研究中，朱教授团队创建了一种名为“SOLID”的新型组织透明化技术，通过“同步脱水—去脂策略”，有效地将组织脱脂与脱水结合在一起，成功地补偿了组织因梯度脱水导致的严重收缩。该技术不仅有着优异的透明效果，且组织形变极小，让多色标记的小鼠大脑的高质量成像、配准及分析变得简单易行。

 

图5. SOLID实现小鼠全脑多色成像

案例6：人类胚胎骨骼发育的多组学图谱

 

 

英文标题：A multi-omic atlas of human embryonicskeletal development

发表期刊：nature

发表时间：2024年11月

影响因子：50.5

2024年11月20日，剑桥大学研究团队在《Nature》发表文章，该研究利用组织透明化技术，结合表观遗传学和空间转录组学，绘制了怀孕后5-11周人类胚胎关节和颅骨发育的多组学图谱，这是首张人类骨骼发育图谱，为深入了解人类软骨和骨骼在妊娠早期发育提供了新的视角。

 

图6. 膜内和软骨内成骨生态位

 

案例7：组织透明化结合原位杂交实现细胞分辨率全脑空间转录分析

 

英文标题：Whole-brain spatial transcriptional analysis at cellular resolution

发表期刊：Science

发表时间：2024年11月

影响因子：44.7

 

2024年11月22日，瑞典卡罗林斯卡医学院的研究成果荣登《Science》封面，在这项研究中，研究者开发了一种新的RNA三维成像技术TRISCO，通过结合改良的原位杂交链反应与组织透明化方法，首次实现了全脑范围单细胞分辨率的三维RNA成像，为全脑空间转录分析提供了强大工具。

 

图7. Science封面，单细胞分辨率下的全脑三维图像

案例8：透明脑成像助力神经科学与神经外科精确结合，可恢复瘫痪病人行走能力

 

 

英文标题：Hypothalamic deep brain stimulation augments walking after spinal cord injury

发表期刊：nature medicine

发表时间：2024年12月

影响因子：58.7

 

2024年12月2日，洛桑联邦理工学院和洛桑大学医院的研究人员在《Nature Medicine》发表研究成果，在这项研究中，研究者利用组织透明化，结合多种荧光标记及光片显微成像技术，精确绘制了脊髓损伤恢复过程中全脑c-Fos和脊髓神经元投射的全脑图谱，从1111个脑区筛选出具有行走功能恢复的关键脑区-下丘脑（LH）和神经元LHVglut2，通过对外侧下丘脑 （LH）进行脑深部电刺激 （DBS），从而改善了两名部分脊髓损伤患者的下肢运动恢复，使其重新获得了行走能力。

 

图8. 脊髓损伤恢复的时空全脑图谱

 

组织透明化结合荧光标记技术及光片显微成像技术，能高通量获取组织器官高分辨的三维结构信息，以空间视角揭示生物体内的工作机制，在神经科学、发育生物学、肿瘤及其它疾病等诸多领域的研究中取得了重大突破， 为生物医学研究提供了强有力的工具 。