還記得讓大家驚嘆不已的「看清全身所有癌症轉移灶」嗎？搞出這種震撼畫面的德國組織工程和再生醫學研究所研究團隊，時隔兩個多月又放出了大招。在最新一期的《細胞》上，Ali Ertürk教授帶領的研究團隊發表論文，介紹了一種名為SHANEL的全新技術，這種技術讓人類第一次在細胞層面，對人體各種器官實現了快速、完整的組織透明化！
活着就是好啊，科幻都成真了
這意味着什麼呢？小到組織切片，大到完整的人體器官，都能在這種技術下變得完全透明化，科學家們能夠將器官中的每一個細微之處，都在3D圖像上精確到細胞水平，而且速度也比過去大幅提升了！
SHANEL技術的誕生，能夠加速人類對人體器官的了解，甚至有望為傳說中的3D打印人體器官鋪路！
是不是很科幻，很酷炫呢？下面奇點糕就來說說這項技術的原理吧。
想要毫無阻礙地從細胞層面觀察人體器官，需要解決很多問題。有人可能會問，不是可以做組織切片，在顯微鏡下去看嗎？那是不知道組織透明化（Tissue Clearing）有多費事。
過去想要讓厚度超過1毫米的切片透明，都相當費時費力，直到近幾年，才有一些新技術突破了厚度的瓶頸，但制備好一片厚度8毫米的人腦切片，就得需要10個月的時間[2]。
問題的關鍵是什麼呢？是人體器官周圍堆積的不可溶性膠原蛋白、脂褐素等物質，遠遠多於小鼠之類的動物，這嚴重阻礙了化學染料的穿透。連讓器官透明化都難，就更別說實現分子標記、輔助成像了。
用本次論文第一作者Zhao Shan的話說，「我們必須徹底改變方法，從零開始尋找讓人體器官透明的化學物質」。研究團隊找到了一種簡稱CHAPS的組織清洗劑，它可以聚集成小膠束，快速穿透和清除器官周圍緻密的屏障。
此處圖文無關
SHANEL的全稱——小膠束介導的人體器官透明化和標記（small-micelle-mediated human organ efficient clearing and labeling），就是來自CHAPS形成的這個小膠束。
在豬腦等器官的實驗證實了初步的效果後，接下來研究人員用人的大腦進行了CHAPS清洗劑的最終測試。
花費4個月的時間和約3200歐元的費用後，大腦第一次「見了光」，清晰、透光，3D圖像的重建也變成了現實。
不過有了新技術，還要解決一系列的新問題，比如小分子熒光染色和抗體標記手段，過去用在毫米級組織切片上的東西，放到厚度厘米級的完整器官上，就得與時俱進，研究團隊都做了相應的改進。
解決了標記和染色，接下來就是顯微鏡的問題，總不能把一整個大腦搬到現有的顯微鏡下觀察吧？就算切成厘米級的切片，也超越了普通顯微鏡的能力。
研究團隊找出了一種名叫原型光片顯微鏡（Prototype light-sheet microscope）的大傢伙，它的容積可以直接放置經過CHAPS處理後的甲狀腺、腎髒等整個器官。
一看就是看整個腰子，厲害吧
最後為了分析和處理SHANEL技術帶來的龐大信息量，研究團隊藉助了深度學習算法，實現了在幾小時內，完成對每部分腦切片（約1.5厘米厚）中，1000-2200萬個腦細胞的分類和圖像繪制。
費了這麼多功夫，SHANEL技術當然也要派上大用場。研究團隊在論文中舉了一個例子，像是2型糖尿病當中，胰島在細胞層面發生的微觀改變，靠現有的手段還很難整體分析，但是SHANEL技術就可以完整繪圖，清晰判斷。
目前研究團隊已經開始把這項技術，用於胰髒、心髒、腎髒等較大器官的3D圖譜繪制，Ali Ertürk教授認為，只有在細胞層面把這些器官徹底了解，才能解決人工製造器官的問題，從而為3D生物打印器官用於器官移植鋪路[3]。
來源：cnBeta
