组织透明化应用丨《Science Advances》应用组织透明化技术Click3D实现全器官3D荧光成像

文章摘要

2024年1月，Shinsuke Sando研究团队在Science Advances上发表了题为"Click3D: Click reaction across deep tissues for whole-organ 3D fluorescence imaging"的文章。该研究介绍了一种名为Click3D的新方法，该方法利用点击化学原理，通过组织透明化技术，实现了深层组织的全器官3D荧光成像。这一技术的开发为生物医学研究提供了一种新的工具，有助于深入理解生物分子在器官和组织中的分布和功能。

文献截图

引言

通过优化的Click3D方法，研究者们显著提高了染色深度，使得整个器官的3D成像成为可能，这在以往的技术中常常受限于染色深度而无法实现。该技术成功应用于全肾的初始RNA成像、全肿瘤的缺氧成像，以及使用能够穿越血脑屏障的小型可点击缺氧探针实现全脑缺氧成像。

研究概述:A成像策略示意图B工作对比

结果

1. 建立深度染色中点击反应条件的半定量分析方法

Click3D技术通过优化点击化学染色深度，成功实现了全器官三维成像，突破了以往技术的限制。该方法不仅兼容荧光蛋白和血管染色，还为药物分布和微环境分析提供了新的观察手段，有望显著推进生物医学研究。

Click染色深度测定的示意图

2. 建立Click3D方法

研究团队构建了Click3D方法，通过预先孵育铜催化剂和使用高浓度的还原剂来增强染色深度。Click3D方法通过改进的溶液条件和彻底去除Cu(II)离子的洗涤过程，实现了3D组织中的高效渗透和深染色。

Click3D方法的开发

3. 初始RNA的全组织成像

使用Click3D技术，研究人员实现了小鼠肾脏中初始RNA的全组织成像。通过腹腔注射5-乙炔基尿嘧啶（5-EU）并结合Click3D染色，成功观察到肾脏中RNA转录活性的三维分布，揭示了不同肾小管中RNA合成活性的变异性。

使用Click3D对新生RNA进行全肾成像

4. 全肿瘤缺氧成像

研究人员采用Click3D技术结合功能性化学探针Pimo-yne，针对肿瘤缺氧微环境进行了全肿瘤的三维成像。利用Pimo-yne的点击化学反应，研究人员成功在肿瘤组织中实现了缺氧区域的高分辨率3D映射，并通过与HIF-1和CD31抗体的共染色，揭示了肿瘤内不同氧浓度区域的分布及其与血管的空间关系，为深入理解肿瘤缺氧的复杂性提供了新的视角。

使用Click3D进行HeLa/5HRE-d2EGFP全肿瘤缺氧成像

5. 疾病小鼠模型的全脑缺氧成像

研究人员使用Click3D技术在小鼠疾病模型中实现全脑缺氧成像的挑战和成果，利用能够穿透血脑屏障的Pimo-yne探针，在急性缺氧诱导的小鼠模型中进行了全脑3D成像。通过背景减除和血管染色，成功检测到缺氧区域，并与脑内血管的空间关系进行了可视化分析，为研究脑缺氧相关病理提供了新的高分辨率3D成像方法。

使用Click3D技术在小鼠模型中进行全脑缺氧成像

Click3D方法是一种创新的全器官荧光染色技术，利用CuAAC反应克服了传统3D点击染色的限制。通过优化多种条件，Click3D实现了对组织深层目标的高效标记，与依赖抗体的传统组织染色方法相比，具有显著优势。

与组织透明化技术的结合，不仅扩展了可观察的生物分子目标范围，还为药物分布和微环境分析提供了新的视角，预计将显著推进生物医学研究。

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。