Nature Methods報道： 活體組織透明化：在不破壞生物活性的前提下看透深層大腦

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基本信息

Title:Isotonic and minimally invasive optical clearing media for live cell imaging ex vivo and in vivo

發表時間：2026-03-12

發表期刊:Nature methods

影響因子：32.1

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研究背景與GAP

哺乳動物組織由于折射率不均勻導致的嚴重光散射而呈現不透明狀態 。傳統的組織透明化技術通常涉及去除脂質并匹配折射率，這些方法雖已廣泛應用于固定（死亡）組織的熒光成像，但由于對細胞結構的破壞性，始終無法直接應用于活體組織 。盡管此前有研究嘗試對活體動物的皮膚和顱骨進行透明化處理，但所使用的溶液往往具有毒性或高滲性，嚴重干擾了正常的生理功能 。為了在生理條件下實現更深層的活體成像，作者探索了一種通過調節胞外液折射率來最小化散射的新范式 。本研究旨在開發一種等張且微創的光學透明化介質，試圖在不影響神經元功能的前提下，探測深層腦區中精細的亞細胞變量與動態過程 。

核心發現

發現一：通過牛血清白蛋白（BSA）實現生理等張的折射率匹配

研究者發現，活體哺乳動物細胞在胞外介質折射率調整至約1.365時透明度最高，這表明匹配細胞質與胞外液的折射率是減少散射的關鍵 。在篩選了多種高分子化學物質后，研究發現牛血清白蛋白（BSA）在實現目標折射率的同時，具有最低的滲透壓增加和極低的毒性 。這種名為SeeDB-Live的介質能夠從皮層表面有效滲透至腦組織內部 。

Fig. 1 | Optical clearing of the mouse cerebral cortex in vivo.

Figure 1a展示了在麻醉小鼠上通過開顱手術暴露大腦皮層，并使用SeeDB-Live進行灌注的實驗流程 。Figure 1b對比了處理前后的成像效果，清晰顯示出在處理1小時后，皮層透明度顯著提高，使得成像深度相較于對照組大幅延伸 。圖1c與1d的對比定量證明了SeeDB-Live的效能。在495微米的深度下，對照組圖像模糊且亮度微弱（c），而SeeDB-Live處理組（d）不僅背景噪聲降低，且右側放大圖明確顯示了樹突上微小的神經元突起，這為研究活體突觸可塑性提供了高保真的視覺證據 。

發現二：SeeDB-Live 可以維持神經系統生理功能與行為學的長期穩定性

SeeDB-Live 在提升成像質量的同時，極好地保留了生物學完整性。實驗證實，神經元的電生理特性在離體條件下受影響極小，活體視覺皮層的感覺反應在處理后也保持不變 。

此外，通過可拆卸的光學窗口，研究者實現了長達數月的跨慢性成像，且未觀察到明顯的毒性或行為異常 。該技術還成功兼容了功能性鈣成像和電壓成像，能夠捕捉亞細胞尺度的快速電壓動力學過程。

省流總結

Kyushu University團隊研發出等張微創的光學透明化介質SeeDB-Live 。該技術利用牛血清白蛋白匹配胞外液與胞質折射率至1.365，在維持神經生理活性的同時顯著降低光散射 。該方法成功將活體皮層深層信號提升3倍，實現了樹突棘精細結構及鈣與電壓動力學的長時程觀測 。這標志著活體深層腦組織成像進入亞細胞時代，為解析復雜神經環路提供了高保真技術手段

分享人：天天

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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