【摘 要】
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人工微组织是一种广泛用于基础医学和药物筛选的三维体外培养模型,对该模型特征的准确描述需要获取其三维整体结构。现代光学显微成像技术的发展,让高分辨获取组织结构信息成为可能,但人工微组织的高散射极大地限制了光的穿透深度,光学成像获取其三维整体结构信息仍面临挑战。近些年发展起来的组织光透明技术为这一问题提供了新的解决方案,但现有光透明方法主要针对动物组织或器官,用于人工微组织的光透明方法相对较少,且存在
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（No.2017YFA0700501）；
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人工微组织是一种广泛用于基础医学和药物筛选的三维体外培养模型,对该模型特征的准确描述需要获取其三维整体结构。现代光学显微成像技术的发展,让高分辨获取组织结构信息成为可能,但人工微组织的高散射极大地限制了光的穿透深度,光学成像获取其三维整体结构信息仍面临挑战。近些年发展起来的组织光透明技术为这一问题提供了新的解决方案,但现有光透明方法主要针对动物组织或器官,用于人工微组织的光透明方法相对较少,且存在处理时间长、操作流程繁复等问题,特别是严重的形变,使其并不适用于人工微组织模型特征的描述。本研究正是围绕人工微组织的三维整体结构成像存在的问题而展开,旨在发展形变小、速度快、操作简便、透明效果与荧光兼容好的光透明方法,实现不同人工微组织的三维整体结构成像。主要内容与结果如下:（1）适用于人工微组织光透明方法的优化与评估:基于人工微组织的特性,从透明效果和形变两方面,评估现有光透明方法在人工微组织上的有效性,发现MACS-R1使样本高度透明,但会引起明显收缩;进一步优化后,发展一种适用于人工微组织的光透明方法MACS-W,该方法兼具形变小、快速高效、操作简便、荧光兼容好等优点。（2）组织光透明成像获取肿瘤微组织三维结构:利用MACS-W对结直肠癌肿瘤微组织作透明化处理,结合光学成像获取肿瘤微组织的三维整体结构,在此基础上,评估阿帕替尼作用于结直肠癌肿瘤微组织的影响。结果表明,阿帕替尼对结直肠癌肿瘤微组织的生长具有抑制作用;通过对肿瘤微组织的三维重建及定量分析,发现药物作用能够有效抑制肿瘤细胞的增殖、诱导大量细胞凋亡。透明化处理后能观测到肿瘤微组织内部的增殖或凋亡细胞,弥补了混浊人工微组织内部的信息缺失。（3）组织光透明成像获取心肌球三维结构:针对心肌球中心空腔的特点,进一步发展了MACS-W0透明方法;结合光片成像技术对PI标记的心肌球进行整体成像,获取其高分辨三维结构信息,实现心肌球内部的空腔结构可视化。综上所述,本研究发展的形变小、速度快、操作简便、透明效果与荧光兼容好的光透明方法,能实现肿瘤微球、心肌球等人工微组织的三维整体结构成像,为人工微组织及类器官模型的特征评估提供了重要工具,未来有望应用于药物筛选、疾病模型构建和个性化医疗等领域的研究。
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