还记得让大家惊叹不已的“看清全身所有癌症转移灶”吗？搞出这种震撼画面的德国组织工程和再生医学研究所研究团队，时隔两个多月又放出了大招。在最新一期的《细胞》上，Ali Ertürk教授带领的研究团队发表论文，介绍了一种名为SHANEL的全新技术，这种技术让人类第一次在细胞层面，对人体各种器官实现了快速、完整的组织透明化！ 活着就是好啊，科幻都成真了 这意味着什么呢？小到组织切片，大到完整的人体器官，都能在这种技术下变得完全透明化，科学家们能够将器官中的每一个细微之处，都在3D图像上精确到细胞水平，而且速度也比过去大幅提升了！ SHANEL技术的诞生，能够加速人类对人体器官的了解，甚至有望为传说中的3D打印人体器官铺路！ 是不是很科幻，很酷炫呢？下面奇点糕就来说说这项技术的原理吧。 想要毫无阻碍地从细胞层面观察人体器官，需要解决很多问题。有人可能会问，不是可以做组织切片，在显微镜下去看吗？那是不知道组织透明化（Tissue Clearing）有多费事。 过去想要让厚度超过1毫米的切片透明，都相当费时费力，直到近几年，才有一些新技术突破了厚度的瓶颈，但制备好一片厚度8毫米的人脑切片，就得需要10个月的时间[2]。 问题的关键是什么呢？是人体器官周围堆积的不可溶性胶原蛋白、脂褐素等物质，远远多于小鼠之类的动物，这严重阻碍了化学染料的穿透。连让器官透明化都难，就更别说实现分子标记、辅助成像了。 用本次论文第一作者Zhao Shan的话说，“我们必须彻底改变方法，从零开始寻找让人体器官透明的化学物质”。研究团队找到了一种简称CHAPS的组织清洗剂，它可以聚集成小胶束，快速穿透和清除器官周围致密的屏障。 此处图文无关 SHANEL的全称——小胶束介导的人体器官透明化和标记（small-micelle-mediated human organ efficient clearing and labeling），就是来自CHAPS形成的这个小胶束。 在猪脑等器官的实验证实了初步的效果后，接下来研究人员用人的大脑进行了CHAPS清洗剂的最终测试。 花费4个月的时间和约3200欧元的费用后，大脑第一次“见了光”，清晰、透光，3D图像的重建也变成了现实。 不过有了新技术，还要解决一系列的新问题，比如小分子荧光染色和抗体标记手段，过去用在毫米级组织切片上的东西，放到厚度厘米级的完整器官上，就得与时俱进，研究团队都做了相应的改进。 解决了标记和染色，接下来就是显微镜的问题，总不能把一整个大脑搬到现有的显微镜下观察吧？就算切成厘米级的切片，也超越了普通显微镜的能力。 研究团队找出了一种名叫原型光片显微镜（Prototype light-sheet microscope）的大家伙，它的容积可以直接放置经过CHAPS处理后的甲状腺、肾脏等整个器官。 一看就是看整个腰子，厉害吧 最后为了分析和处理SHANEL技术带来的庞大信息量，研究团队借助了深度学习算法，实现了在几小时内，完成对每部分脑切片（约1.5厘米厚）中，1000-2200万个脑细胞的分类和图像绘制。 费了这么多功夫，SHANEL技术当然也要派上大用场。研究团队在论文中举了一个例子，像是2型糖尿病当中，胰岛在细胞层面发生的微观改变，靠现有的手段还很难整体分析，但是SHANEL技术就可以完整绘图，清晰判断。 目前研究团队已经开始把这项技术，用于胰脏、心脏、肾脏等较大器官的3D图谱绘制，Ali Ertürk教授认为，只有在细胞层面把这些器官彻底了解，才能解决人工制造器官的问题，从而为3D生物打印器官用于器官移植铺路[3]。
