组织透明化应用丨《Science》应用组织透明化技术绘制3D人脑细胞图谱

2024年6月，麻省理工郑光勋课题组在Science上发表了题为Integrated platform for multiscale molecular imaging and phenotyping of the human brain的文章。研究人员充分整合了机械、化学和计算工具，实现了人体器官的多尺度成像及多重分子表型分型。

文献截图

1.技术平台介绍

MEGAtome(mechanically enhanced great-size abrasion-free vibratome)：能够对超大型生物系统进行精确切片，同时最大限度地减少连接信息的损失mELAST (magnifiable entangled link-augmented stretchable tissue-hydrogel)：将生物组织转化为弹性、透明和可膨胀的水凝胶，同时保留内源性生物分子和纳米级细胞结构。

集成平台&人脑多尺度成像工作流程

研究人员开发了一个集成的可扩展技术平台，通过绘制全脑结构和多维特征(空间、分子、形态、微环境、纳米和连接信息)，建立一个亚细胞分辨率的3D人脑细胞图谱。

多尺度人脑分子研究的集成平台

2.MEGAtome能够对超大型生物组织进行高精度切片

研究人员开发了一种通用的振动器MEGAtome，从小型类器官到完整的人类大脑，再到大阵列的动物器官，它可以对各种生物样本进行超精密切片。

MEGAtome的可扩展、信息无损切片的机械设计和表征

3.大型生物组织的全视野切片及成像

研究人员将大脑嵌入水凝胶中并进行化学交联，然后能够重复进行人脑半球整体切片。使用单个MegaSPIM，可以在约100小时内以单细胞分辨率成像整个大脑半球。

整个人脑半球和一系列动物器官组织的大规模切片和高通量成像

4.mELAST能够实现大组织的不同尺度多重成像

mELAST可实现大组织透明化、多重分子染色和不同尺度的体积成像。

用于人脑多尺度分子成像的mELAST组织水凝胶处理平台

5.阿尔茨海默病中人脑组织的多尺度研究

研究人员应用mELAST分析了来自两个供体的人脑组织的分子和结构细节。

人脑亚细胞分辨率成像和表型分型的比较

6.UNSLICE可以实现人脑拼接成像

为了完成厚组织的精确多尺度重建，研究人员开发了一种称为UNSLICE的计算管道，在宏观、中观(血管)和微观(轴突)水平上精确地对齐解剖特征。

UNSLICE计算管道用于大规模切片组织块的精确多级板间配准

7.人类大脑的轴突成像和病理分析

单靠脉管系统的密度不足以实现成像和轴突追踪所需的单轴突分辨率配准。在血管分辨率配准后，使用其他细胞类型标记(GFAP、PV和NFH)的纤维端点来改进配准结果。

多通道板间配准和体积轴突示踪用于人脑单纤维水平连接成像

结论

透明化技术的应用使得研究人员能够构建亚细胞分辨率的3D人脑细胞图谱，在一个大脑半球样本中展示蛋白质表达、细胞形态、神经分布等信息。

试用装

关于海卓生物

海卓生物基于国际领先的有机试剂组织透明化技术，开发出新一代国产化组织透明工具，广泛适用于各种模式动物及人的组织器官透明化，操作简单，染料和抗体渗透能力强。为科研和临床提供全套透明化解决方案。