武汉光电国家研究中心朱䒟课题组创建的SOLID透明化技术为全脑多色成像分析提供全新工具

 9月27日，Nature Communications在线发表武汉光电国家研究中心朱䒟教授课题组题为“SOLID: Minimizing tissue distortion for brain-wide profiling of diverse architectures”的研究论文。在这项研究中，朱䒟团队创建了一种名为“SOLID”的新型组织透明化技术，该技术不仅有着优异的透明效果，且组织形变极小，让多色标记的小鼠大脑的高质量成像、配准及分析变得简单易行。

组织光透明结合荧光标记技术及光片显微成像技术能高通量获取组织器官三维结构信息，以空间视角揭示生物体内的工作机制，在神经科学、发育生物学、肿瘤及其它疾病等诸多领域的研究中取得了重大突破。近年来，组织光透明技术飞速发展，但仍存在诸多不足，特别是透明处理后会导致组织的收缩或膨胀，会使得研究人员很难对所获得的数据集进行后续的图像配准及分析，这在脑科学的研究中尤为重要。

为此，朱䒟团队开发出了一种全新的SOLID透明化技术（Suppressing tissue distOrtion based on synchronized dehydration/deLIpidation treatment with1,2-hexanediol[1,2-HxD）。通过“同步脱水—去脂策略”，设计一系列基于1,2-HxD的透明步骤，有效地将组织脱脂与组织脱水结合在一起，成功地补偿了组织因梯度脱水导致的严重收缩，如图1所示。

图1.SOLID透明化方案及成像效果对比

同时，SOLID 方法还具有超高的透明能力以及优异的荧光兼容能力。正是得益于这些优势，SOLID 不仅可很好地透明各种生物样本，包括多种小鼠组织/器官、新生和成年小鼠全身等；而且可以与主流荧光标记方法兼容，并成功获取了单细胞分辨的鼠脑多色数据集（图2）。

图2.SOLID实施小鼠全脑多色成像

此外，基于SOLID方法所获取的全脑高质量数据可以直接通过主流配准方法向Allen脑图谱（ABA）对齐，其配准精度明显优于其他常用的透明方法（图3）。因此，SOLID不仅实现了高质量、多通道全脑成像，而且支持个性化地全脑分析，极大降低了基于组织透明化技术进行全脑多色成像及分析的门槛。

图3.不同透明方法全脑数据集配准效果比较

文章展示了利用SOLID方法获取的全脑多色数据集绘制出的带有ABA标准解剖注释的神经/血管图谱以及特定脑区的神经投射信息，并将SOLID成功应用于研究AD鼠脑在疾病进展过程中病理变化的研究，发现随着AD发展进程，大多数Aβ持续聚集的脑区，其血管密度会显著降低；且大脑皮层区域，神经元被Aβ入侵的比例会显著升高（图4）。这让我们看到SOLID方法为研究阿尔茨海默病在不同阶段的多种结构变化提供了工具。

图4.SOLID实现对AD鼠脑的多色成像及跨通道脑区分析

这项研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、湖北省重点研发计划以及武汉东湖高新区揭榜挂帅项目的资助。文章的第一作者为华中科技大学武汉光电国家研究中心博士后朱京谭、博士生刘晓梅和博士生刘章，通讯作者为华中科技大学光电国家研究中心朱䒟教授和俞婷婷副研究员。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52560-7?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=oa_20240927&utm_content=10.1038/s41467-024-52560-