Science 杂志的“十大突破”之一透明化技术 I 帮您解锁器官三维荧光成像

生物组织的三维特性使得生命科学的研究，如脑部神经投射、血管分布以及肿瘤微环境等，都需基于3D空间信息而进行；但由于不透明大组织对光的散射和吸收，想要对大组织3D成像是个很大的挑战。

组织透明化技术就是把组织内各细胞成分变成折射系数一致或近乎一致，使组织透明，减少对光的散射和吸收。

常见的组织透明化方法

1、疏水透明化方法（油性透明化方法）

3DISCO、iDISCO、uDISCO、 vDISCO, etc.

优点：速度快、组织硬、易于操作。

缺点：刺激性强、组织收缩、荧光易淬灭。

2、亲水透明化方法（水性透明化方法）

Scale、SeeDB、CUBIC、CUBIC-X, etc.

优点：生物相容性好、操作安全。

缺点：组织膨大、速度慢。

3、水凝胶包埋透明化方法

CLARITY、PACT、SWITCH、MAP，etc.

优点：DNA/RNA/荧光基团保护性好、可兼容多轮荧光染色标记。

缺点：组织膨大、速度慢、需要设备。

CLARITY在2013年曾入选Science杂志的“十大突破”之一技术，它的巧妙之处在于其用水凝胶的方法原位固定了整个组织，然后用电泳除去脂质，让大脑变得“透明”进而实现三维成像，此技术改变了研究者看待和研究大脑这个错综复杂器官的方式。

SHIELD透明化方法

麻省理工Dr.Kwanghun Chung（CLARITY方法的第一作者）课题组一直尝试对CLARITY方法进行改进，2018年Dr.Chung课题组又添新方法SHIELD。

SHIELD几乎是从源头上对CLARITY进行了改进，作者从蛋白质构象保护出发，从上百种化学试剂中筛选出了P3PE，摒弃了丙烯酰胺凝胶包埋的步骤，固定完的样品无需包埋，可直接进行SDS透明化。

SHIELD优势主要体现在以下几个方面：

1、SHIELD在组织荧光保护、RNA结构保护、以及降低自发荧光等方面表现出非常优异的性能。

2、SHIELD保护组织结构免受物理和化学压力,保留了荧光信号形态和强度。

3、SHIELD维持了组织的机械强度。