科学家创造了整个老鼠器官的3d模型(w/视频)

耶鲁大学的工程师们首次创建了完整的老鼠器官的3D模型，他们使用荧光显微镜完成了这一壮举。研究小组将其研究结果发表在5月/ 6月的《科学》杂志上生物医学光学杂志这是本周发表在网上的一项研究。

结合一种称为多光子显微镜的成像技术和“光学清除”技术，研究人员能够扫描小鼠器官，并创建大脑、小肠、大肠、肾脏、肺和睾丸的高分辨率图像。然后，他们创建了完整器官的3D模型——到目前为止，这一壮举只能通过将器官切成薄片或在此过程中破坏它们来实现，如果事后需要更多关于样本的信息，这是一个缺点。

使用传统的显微镜，研究人员只能成像300微米深度的组织，大约是人类头发厚度的三倍。在这个过程中，组织样本被切成薄片，用染料染色以突出不同的结构和细胞类型，单独成像，然后堆叠在一起创建3D模型。相比之下，耶鲁大学的研究小组能够依靠组织本身产生的自然荧光来避免切割或染色器官。

当与光学清除相结合时，多光子显微镜——之所以叫多光子显微镜，是因为它利用光子激发组织内的自然荧光细胞——可以在更大的深度成像更大的视场，而且仅受所用透镜尺寸的限制。一旦使用标准溶液清除组织，使其对光学光线几乎透明，研究人员就会对其照射不同波长的光，以激发固有的荧光组织。荧光显示为不同的颜色，突出不同的结构和组织类型(例如，在肺中，胶原蛋白显示为绿色，而弹性蛋白显示为红色)。

“内在荧光与传统染色技术一样有效，”耶鲁大学工程与应用科学学院副教授、团队负责人迈克尔·列文(Michael Levene)说。“这就像创建一个虚拟的3D活检，可以随意操作。而且你还有一个额外的好处，那就是即使在成像之后，组织仍然完好无损。”

耶鲁大学的研究小组能够到达超过两毫米的深度，足以成像完整的老鼠器官。Levene说，在患者活组织检查中采集的典型组织样本也大约是这个大小，这意味着这项新技术可以用于创建活组织检查的3D模型。他指出，这在组织中尤其有用，因为癌症生长的方向可能使人们难以知道如何切片组织样本。

此外，这项技术最终可以用于追踪小鼠大脑中的荧光蛋白，并观察不同基因在哪里表达，或者使用荧光标记来追踪药物在体内的移动位置。

＂荧光显微镜在生物学和医学中扮演着如此关键的角色，”Leven说。“这项技术的应用范围是巨大的，包括从改善对患者的评估组织从活组织检查到大脑如何连接的基础研究。”