组织透明化应用丨bioRxiv应用组织透明化技术揭示肥胖对身体结构的影响

文章摘要：

 

2024年8月，AliErtürk研究团队在bioRxiv上发表了题为"Deep Learning and 3D lmaging Reveal Whole-Body Alterations in Obesity"的文章。这篇文章介绍了一种名为MouseMapper的人工智能驱动的分析流程，它结合了3D成像技术，用于在小鼠全身范围内分析肥胖引起的结构变化。

 

研究团队通过深度学习算法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。这项研究为理解肥胖等系统性疾病的全身影响提供了新的视角。

 

 

亮点小结：

1.研究者开发了MouseMapper：一种AI驱动的流程，用于在小鼠全身范围内进行结构分析。

2.MouseMapper揭示了肥胖引起的神经和免疫细胞在多个器官中的改变。

3.MouseMapper发现了肥胖与面部神经改变之间的联系，这与受损的胡须敏感性相关

4.MouseMapper有潜力进行系统性疾病的全面3D分析。

 

 

MouseMapper集成了组织透明化和LSFM，使得能够对影响小鼠身体多个系统的疾病进行全面分析。这种方法使得能够在前所未有的分辨率和规模上对整个小鼠身体的细胞和结构变化进行定量分析，包括在完整动物体内追踪数厘米长的神经。

 

结果：

1. 可视化肥胖小鼠的神经和免疫系统

研究人员通过深度学习工具MouseMapper，实现了对肥胖小鼠全身神经和免疫系统的直接可视化。研究发现，高脂饮食导致的肥胖在小鼠体内引起了广泛的免疫细胞分布和神经结构变化，包括三叉神经的形态改变，这些改变与胡须感觉功能受损有关。

在全身范围内可视化肥胖小鼠的神经和巨噬细胞

 

 

2. 深度学习集成能够对整个小鼠进行无偏倚分析

研究团队通过比较不同饮食条件下的小鼠，发现肥胖小鼠在多个器官和组织中免疫细胞浸润增加，特别是肝脏和内脏脂肪组织。这些发现为理解肥胖如何影响全身炎症提供了新的视角。

开发一套深度学习方法的组合，用于自动化神经、免疫细胞、器官和组织的分割

 

3. 基于AI的分割技术能够识别出肥胖个体面部神经结构变化与行为缺陷之间的关联

研究者利用MouseMapper的神经模块和组织模块，发现肥胖小鼠面部神经结构发生显著变化，特别是三叉神经的下颌神经分支，表现为神经末梢数量减少。这些结构异常与肥胖小鼠胡须感觉功能下降相关，并通过蛋白质组学分析揭示了与轴突生长和补体系统相关的分子途径变化。

 

全身神经分割揭示了肥胖症中下颌神经的结构变化

 

4. 眶下神经的结构改变与三叉神经节的蛋白质组学改变相一致

通过空间蛋白质组学分析，研究者发现肥胖与多种与轴突生长和炎症相关的信号通路的调节异常有关，这可能解释了下颌神经的结构变化。

眶下神经的结构变化与TG蛋白质组的变化相关

 

5. 揭示肥胖症的全身炎症

研究者使用MouseMapper分析了肥胖小鼠全身范围内的炎症状况。通过免疫细胞模块和组织模块，研究揭示了肥胖导致的不同组织和器官中免疫细胞聚集的异质性，显示出肥胖与全身性炎症的广泛关联，特别是在皮下脂肪、内脏脂肪和腹膜等部位的炎症活动加剧。

肥胖引起全身炎症

 

 

组织透明化技术在实现小鼠全身细胞结构可视化方面具有重要性，使得研究者能够在单细胞分辨率下观察整个小鼠身体，包括神经、免疫细胞以及它们在不同组织和器官中的分布。通过结合深度学习算法，研究者能够定量分析肥胖等复杂疾病对全身结构的影响，揭示了肥胖与全身炎症、神经结构变化之间的联系。

 

 

基础版透明化试剂盒

本品适用于哺乳类(人、猪、猴)和啮齿类(大鼠、小鼠) 的脑、肺、心脏、肾脏、胰腺、眼睛、胸腺、淋巴、肿瘤等组织。

 

❖ 处理时间短(小鼠脑样本为例需2-3天)

❖ 荧光染料、抗体渗透厚度可达1.5cm

❖ 操作简单，容错率高

❖ 样本结构稳定，可保存数年，重复成像

❖ 透明化程度高，可兼容内源荧光及外源荧光标记

 

 

荧光标记辅助试剂盒

本产品主要用于已通过 Hyaline^TM 组织透明化试剂完成组织通透和清洗步骤的样本，需要使用抗原抗体或染料进行荧光标记。完成样本荧光标记，随后转入组织脱水脱脂等透明化步骤。

 

❖ 荧光染料、抗体渗透厚度可达1.5cm

 

 

基础版组织透明化成像液

本产品须结合Hyaline^TM基础版组织透明化试剂盒配套使用。本成像试剂可为生物样本的三维荧光显微镜成像提供折射率匹配的液体浸润环境，以获得理想的透明化荧光成像效果，适用于光片显微镜、共聚焦、双光子等多种三维成像设备。

 

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。