藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)編輯
頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》今天在線發(fā)表的一項(xiàng)研究工作中，科學(xué)家們利用先進(jìn)的技術(shù)手段，首次成功展現(xiàn)了透明的完整人體器官，為從細(xì)胞水平上窺探結(jié)構(gòu)復(fù)雜的人體提供了前所未有的機(jī)會(huì)。
帶來(lái)這項(xiàng)研究成果的是德國(guó)亥姆霍茲慕尼黑中心組織工程與再生醫(yī)學(xué)研究所（Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine）、慕尼黑大學(xué)（Ludwig Maximilians University Munich）和慕尼黑工業(yè)大學(xué)（Technical University of Munich）的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)。
通訊作者 Ali Ert rk 教授此前帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為 vDISCO 的技術(shù)，可以把小鼠整個(gè)身體變得透明，讓我們看清動(dòng)物身體深處的細(xì)胞，甚至能發(fā)現(xiàn)其中轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞。這種技術(shù)涉及用化學(xué)溶劑清除小鼠的組織，同時(shí)保留細(xì)胞結(jié)構(gòu)，制成透明標(biāo)本。然后，以染料標(biāo)記的納米抗體增強(qiáng)組織中的熒光信號(hào)。
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盡管在小鼠實(shí)驗(yàn)中取得了巨大進(jìn)展，對(duì)于結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的人體器官，原有的組織清除技術(shù)卻無(wú)法適用。這是因?yàn)椋∈蟮钠鞴俳M織相對(duì)輕薄柔軟，而生長(zhǎng)了數(shù)年乃至數(shù)十年的成年人體組織內(nèi)，密集堆積著很多像膠原蛋白之類的不溶性分子，原先能清除小鼠組織的化學(xué)溶劑對(duì)人體器官不起作用。
我們不得不徹底改變我們的方法，從頭開始尋找能夠使人體器官透明的新化學(xué)物質(zhì)。 這項(xiàng)研究的第一作者 Shan Zhao 博士說(shuō)。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)廣泛的試驗(yàn)，研究小組發(fā)現(xiàn)一種被稱為 CHAPS 的表面活性劑可以在堅(jiān)固的人體器官上打出小孔，讓抗體和染料得以滲進(jìn)幾厘米厚的器官內(nèi)部進(jìn)行分子標(biāo)記�！ �
利用 CHAPS 滲透堅(jiān)固的人體組織，進(jìn)行分子標(biāo)記
借助這種方法，研究人員成功地把尸體解剖得到的成人大腦和腎臟變得透明。
不過(guò)，接下來(lái)還面臨處理器官成像和分析大量數(shù)據(jù)的難題。為此，研究人員們開發(fā)了一種新型激光掃描顯微鏡，可以放置體積較大的樣品，從而對(duì)完整的器官進(jìn)行成像。
此外，研究小組開發(fā)了深度學(xué)習(xí)算法，能在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)對(duì)大腦三維結(jié)構(gòu)中的幾百個(gè)細(xì)胞展開分析。
利用新型激光掃描顯微鏡對(duì)人體腎臟進(jìn)行成像
研究人員們把這套應(yīng)用于人體器官透明化的新技術(shù)命名為 SHANEL（Small-micelle-mediated Human orgAN Efficient clearing and Labeling）。 在不久的將來(lái)，SHANEL 可以發(fā)展成為繪制完整人體器官的關(guān)鍵技術(shù)。這將極大加速我們對(duì)大腦等器官的認(rèn)識(shí)，理解它們的發(fā)育，以及在健康和疾病中的作用。 Ert rk 教授說(shuō)。
利用 SHANEL 技術(shù)得到的完整人腦可以透光
研究人員的最終目標(biāo)是以生成的器官圖為模板，用 3D 生物打印技術(shù)為有需要的患者打造個(gè)體化的人工器官，解決器官移植供體短缺的難題。Ert rk 教授說(shuō)： 移植器官需要漫長(zhǎng)的時(shí)間，移植費(fèi)用也很高。我們希望在細(xì)胞結(jié)構(gòu)層面詳細(xì)了解人體器官，朝著按需生產(chǎn)有功能的人工器官邁進(jìn)一步。
