2月25日，《先进科学》（Advanced Science）在线发表了武汉光电国家研究中心朱䒟教授课题组的最新研究成果“MACS:用于整体器官成像的快速水溶性光透明方法”（MACS: Rapid Aqueous Clearing System for 3D Mapping of Intact Organs）(http://dx.doi.org/10.1002/advs.201903185)。
生物体具有复杂多样而又紧密相连的结构与功能，在组织器官甚至全身水平获取生物组织的三维结构，理解神经、血管的连接信息，对生物医学的研究至关重要。光学显微成像与荧光标记技术为获取生物组织细胞/亚细胞分辨的三维精细结构与功能连接提供了重要手段，但生物组织的混浊特性限制了光在组织中的穿透深度，因而所获取的信息往往只局限于生物组织的表面。
近年兴起的组织光透明技术能降低生物组织对光的散射，让组织变得“透明”，进而提高光学成像深度，为高分辨获取组织三维结构信息提供了全新思路。但现有的光透明方法应用于大体积生物组织或整体器官时，成像效果仍不尽人意。基于有机溶剂的光透明方法，透明能力强、透明速度较快，但会引起组织收缩，且不适用于脂质染料；基于水溶性试剂的光透明方法，荧光兼容性较好，但透明速度慢、透明效果欠佳、且多有膨胀。为了获得较好的透明效果，水溶性光透明方法常会采用高浓度的表面活性剂，这使得其与基于有机溶剂的光透明方法一样，无法与常用的脂溶性膜染料兼容(如DiI）。这些不足限制了光透明方法在生物医学研究中的应用。
朱䒟课题组在组织光透明理论研究的基础上，筛选出一种高效的光透明试剂——间苯二甲胺（MXDA），进而发展了一种透明速度超快、荧光兼容性强、形态保持良好的新型水溶性光透明方法——MACS。MACS可在2.5天内透明完整成年小鼠全脑，这比目前最快的有机溶剂的方法（3天）还要快，相比于目前常用的水溶性方法（如CUBIC）处理速度更是快4倍以上。同时，MACS兼容多种内源性荧光，并适用于免疫染色及病毒标记，为实施小鼠全脑、胚胎的神经结构的三维成像提供了新的手段。更为重要的是，由于不含有机溶剂或表面活性剂成分，MACS可以良好地兼容脂溶性膜染料DiI，结合光片显微成像，能够实现正常小鼠脑、脊髓、脾等多种组织器官的三维血管网的重构，以及糖尿病小鼠肾小球病理结构的三维可视化。
MACS所具备的快速透明能力、对包括脂溶性染料在内的多种荧光色团的兼容性及良好的形态保持等优势，有望为多种组织器官的形态学与病理学研究提供重要的工具。
该研究得到国家自然科学基金（61860206009，81870934，81701354，81961138015）、国家重点研发计划项目（2017YFA0700501）、国家自然科学基金创新研究群体科学基金（61721092）和武汉光电国家研究中心创新基金的资助。朱䒟教授为论文通讯作者，其博士生朱京谭和俞婷婷副研究员为共同第一作者，李雨莎、徐健壹、齐毅松、姚应涛、马祎琳、万鹏、陈志龙以及李向宁教授参与部分工作，骆清铭教授和龚辉教授参与指导。
