3月24日，Communications Biology期刊在线发表了研究院龚辉教授团队完成的题为“多尺度重建小鼠完整肝叶内的多种脉管”（Multiscale reconstruction of various vessels in the intact murine liver lobe）的研究论文。研究团队利用自主研发的高清荧光显微光学切片断层成像技术（HD-fMOST）和实时标记细胞构筑的方法，建立了一套单细胞分辨率同时获取肝脏内多种类多尺度脉管结构的研究流程。
多尺度重建小鼠完整肝叶内的多种脉管
Multiscale reconstruction of various vessels in the intact murine liver lobe
张琪1 • 李安安1,2 • 陈思琦1 • 袁菁1,2 • 江涛2 • 李向宁1,2 • 骆清铭3 • 丰钊2* • 龚辉1,2*
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心生物医学光子学功能实验室，武汉，中国
2 华中科技大学苏州脑空间信息研究院，江苏省产业技术研究院，苏州，中国
3 海南大学生物医学工程学院，海南省生物医学工程重点实验室，海口，中国
肝脏是胃肠道的多功能器官，负责消化、解毒等诸多重要的功能。肝脏包含多种脉管，如门静脉、肝静脉、肝动脉、肝血窦、胆管和淋巴管等。这些脉管参与肝脏内各种生理功能，其结构变化是判断疾病进程的重要指标。以往研究主要采用宏观成像（如μCT、PCCT）结合局部微观成像的方法，观测肝脏内的脉管系统，以探究在疾病的进程中，肝脏内血管的拓扑结构和管腔形态的变化。受限于成像技术手段，传统方法只能对部分脉管进行分析，难以获得全面的脉管信息。
为了完整获取肝脏内各种脉管的信息，研究者以Tek*Ai47转基因小鼠肝叶为对象，利用自主研发的高清荧光显微光学切片断层成像技术（HD-fMOST）和实时标记细胞构筑的方法，在亚微米分辨率水平同时获得了完整肝叶的脉管图像和细胞分布信息，实现了肝脏脉管和细胞构筑信息的共定位。建立了一套单细胞分辨率同时获取肝脏内多种类多尺度脉管结构的研究流程。
图 1 研究流程示意图。（a）利用高清荧光显微光学切片断层成像（HD-fMOST）获取双通道的数据。（b-c）完整肝叶双通道数据的切面图，绿色为血管图像，紫色为细胞构筑图像。
在荧光染色碘化丙啶的结果图中，可以观察到肝脏细胞的形态和脉管的分布特征。通过高分辨率细胞构筑图像中脉管内腔与肝实质的灰度反衬，重建出门静脉和肝静脉，并根据门静脉和肝静脉分布的差异，对不同类型的脉管进行了区分，获得肝叶内的门静脉和肝静脉结构（图2a）。
通过脉管和细胞构筑图像的共定位，获取并区分肝动脉、淋巴管和胆管结构（图2b）。Tek*Ai47转基因鼠在血管和淋巴管的内皮细胞表达荧光蛋白，根据肝动脉具有较厚的管壁、管腔更稳定，淋巴管壁相对较薄，形态变化大，形状不规则等特点，从三维高分辨fMOST得到的荧光图像中，分割和重建出肝动脉和淋巴管的三维连续结构。此外，通过对比细胞构筑通道与脉管通道的图像，还可以观察到组成胆管壁的胆管上皮细胞，由此重建出胆管的三维形态。除了多种脉管结构，本研究还局部重建了肝叶内的肝血窦以及胆旁血管丛。
图 2（a）门静脉和肝静脉的三维可视化（b）同一肝叶内多种脉管的三维可视化。门静脉、肝静脉、胆管、肝动脉和肝内淋巴管分别以青色、黄色、紫色、红色和橙色表示。
综上所述，本研究建立了一套同时获取和可视化小鼠完整肝叶内的多尺度多类型脉管的方法，为单细胞水平研究肝脏等富含脉管结构的器官提供了新思路和高效技术手段。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s42003-022-03221-2
