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透明的人体器官可以在细胞水平上生成3D地图

研究人员首次设法使完整的人体器官透明。使用显微镜成像,他们可以在细胞水平上揭示透明器官的潜在复杂结构。生成的器官图可以用作3D生物打印技术的模板。将来,这可能会导致为许多有需要的患者提供按需人工器官。这项研究结果发表在Cell的联合研究中,由Helmholtz ZentrumMünchen,慕尼黑路德维希马克西米利安大学(LMU)和慕尼黑工业大学(TUM)共同完成。

在生物医学研究中,眼见为实。由于缺乏在细胞水平上对人体器官成像的技术,因此解密人体器官的结构复杂性一直是一项重大挑战。组织清除的最新进展使研究人员能够获得3D完整透明小鼠器官的第一张细胞视图。但是,这些方法不适用于人体器官。

“我们必须彻底改变我们的方法”

由于包括胶原蛋白在内的不溶分子在已经生长了数十年甚至数十年的组织中的积累,人体器官特别僵硬。因此,用于使小鼠器官透明的传统去污剂不适用于人体器官,特别是成人器官。这项研究的第一作者,Helmholtz ZentrumMünchen的博士生Shan Zhao表示:“我们必须彻底改变我们的方法,从头开始寻找能够使人体器官透明的新化学物质。”经过精疲力尽的试验后,研究小组发现名为CHAPS的清洁剂可以在整个僵硬的人体器官上形成小孔。CHAPS允许其他解决方案深入厘米厚的人体器官,并将其转换为透明的结构。

在人体器官透明后(这是从莱比锡大学的Ingo Bechmann教授的实验室进行的验尸后获得的),该团队不得不应对器官成像以及对大量结果数据进行分析的其他挑战。首先,他们与Miltenyi Biotec合作开发了一种新型的激光扫描显微镜,其具有大的样品容纳能力,称为“ Ultramicroscope Blaze”。这种显微镜可以对像肾脏一样大的人体器官成像。接下来,该团队与来自TUM的Bjoern Menze教授一起,开发了深度学习算法,能够分析3D亿万个细胞。

研究人员将该新技术命名为SHANEL(小胶束介导的人类orgAN有效​​清除和标记)。“ SHANEL可以发展成为在不久的将来绘制完整人体器官的关键技术。这将极大地加快我们对大脑等器官,它们在健康和疾病中的发育和功能的了解,”该技术总监AliErtürk博士解释说。 Helmholtz ZentrumMünchen的组织工程与再生医学研究所,以及LMU医院中风与痴呆研究所的首席研究员。

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