首次實現人體器官透明化！這詭異的圖譜，其實有一個偉大的使命

2023-03-31 13:56:05

研究人員首次成功地使完整的人體器官透明。

他們使用顯微成像技術來揭示細胞水平透明器官的複雜底層結構。

這樣生成的器官圖可以用作3D生物列印技術的模板。將來，這項技術可能會根據需要為許多有需要的病人生產人造器官。

這項研究的結果發表在《細胞》雜誌上。

人腦的透明圖像

在生物醫學研究中，「眼見為實」由於缺乏細胞水平的器官成像技術，破譯人體器官的結構複雜性一直是一個重大挑戰。以前，研究人員已經在細胞水平上獲得了透明小鼠器官的完整3D視圖，但是這種方法不適用於人體器官。

由於不溶性分子和膠原蛋白在組織中的積累，人體器官特別「僵硬」。因此，使老鼠器官透明的傳統清潔劑對人體器官沒有影響，尤其是成人器官。

「我們必須徹底改變方法，從零開始尋找能使人體器官透明的新化學物質，」亥姆霍茲·岑特羅姆·門欽的博士生、該研究的主要作者趙珊說。

經過反覆測試，研究小組發現一種叫做CHAPS的清潔劑可以在「僵硬的」人體器官上留下小孔。因此，CHAPS允許其他解決方案穿透幾釐米厚的人體器官，並將其轉化為透明結構。

完整透明的人類眼球圖像

在使人體器官透明後，該小組開始分析來自器官成像的大量數據。

首先，他們開發了一種雷射掃描顯微鏡，稱為「超顯微鏡火焰」。這種顯微鏡具有很強的取樣能力，使研究人員能夠對像腎臟一樣大的人體器官進行成像。

接下來，該團隊與慕尼黑科技大學的Bjoern Menze教授一起開發了一種深度學習算法，用於分析數億個細胞的三維圖像。

研究人員將這項新技術命名為SHANEL，意思是「小膠質離子介導的人體組織的有效去除和標記」。

「在不久的將來，SHANEL可能會發展成為繪製完整人體器官的關鍵技術。這將大大加快我們對大腦和其他器官的理解，」亥姆霍茲聯邦組織工程和再生醫學研究所所長阿里·埃蒂爾克博士解釋道。

人體腎臟成像

這項技術的最終目標是人造器官的三維列印。使用三維生物列印技術，人體器官的細胞級掃描圖像可用於產生大型人體組織和器官。為了實現這個目標，埃蒂爾克和他的團隊目前正在繪製人體主要器官的地圖，從胰腺、心臟和腎臟開始。

埃蒂爾克說:「成千上萬的人面臨著器官捐贈的嚴重短缺。對人體器官細胞結構的詳細了解使我們能夠朝著按需製造人體功能器官的方向邁出又一大步。」

(本文未經授權不得轉載。)

正文|黃成

布局|田

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