朱?教授课题组在《先进科学》上发表一种用于整体器官成像的快速水溶性光透明方法

2月25日，《先进科学》（Advanced Science）在线发表了华中科技大学武汉光电国家研究中心朱?教授课题组的最新研究成果“MACS:用于整体器官成像的快速水溶性光透明方法” （MACS: Rapid Aqueous Clearing System for 3D Mapping of Intact Organs） (http://dx.doi.org/10.1002/advs.201903185)。

组织光透明技术可以降低生物组织对光的散射，让组织变得“透明”，从而提高光学成像技术的成像深度。近年来，组织光透明技术发展迅速，它让我们能在无需机械切削的情况下，利用光学成像实现对较大组织的整体成像，高分辨获取生物组织三维结构信息。然而，现有的光透明方法应用于大体积生物组织或整体器官时，成像效果仍不尽人意。基于有机溶剂的光透明方法，透明能力强、透明速度较快，但会引起组织收缩，且不适用于脂质染料；基于水溶性试剂的光透明方法，荧光兼容性较好，但透明速度慢、透明效果差、且多有膨胀。为了获得较好的透明效果，水溶性光透明方法常会采用高浓度的表面活性剂，这使得其与基于有机溶剂的光透明方法一样，无法与常用的脂溶性膜染料兼容(如DiI）。这些缺点限制了光透明方法在生物医学研究中的应用。

朱?教授课题组在组织光透明理论研究的基础上，筛选出一种高效光透明试剂—间苯二甲胺（MXDA），进而发展出一种快速、高效、形变小的新型水溶性光透明技术—MACS。MACS可在2.5天内实现完整成年小鼠的全脑透明，这比目前最快的有机溶剂的方法（3天）还要快，相比于目前常用的水溶性方法（如CUBIC）处理速度更是快4倍以上。同时，MACS能兼容多种内源性荧光，包括免疫染色及病毒标记，为实施小鼠全脑、胚胎的神经结构的三维成像提供了新的手段。更为重要的是，由于MACS不含有机溶剂或表面活性剂成分，MACS可以很好地兼容脂溶性膜染料DiI，结合光片成像，能够重构小鼠多种组织器官的三维血管网，实现从脑、脊髓、脾等正常器官，到糖尿病小鼠肾小球病理结构的三维可视化。

由于其快速透明的能力、对包括脂溶性染料在内的多种荧光染料的兼容性、良好的形态保持等特点，MACS有望为生物与医学研究中多种组织器官的三维可视化和定量分析提供重要工具。

该研究得到国家自然科学基金（61860206009，81870934，81701354，81961138015）、国家重点研发计划项目（2017YFA0700501）、国家自然科学基金创新研究群体科学基金（61721092）和武汉光电国家研究中心创新基金的资助。朱?教授为论文通讯作者，其博士生朱京谭和俞婷婷副研究员为共同第一作者，李雨莎、徐健壹、齐毅松、姚应涛、马祎琳、万鹏、陈志龙以及李向宁教授参与部分工作，骆清铭教授和龚辉教授参与指导。