對各項疾病在人體組織的影響擁有更全面的認知

為了瞭解人體器官的功能與其產生障礙後會導致的問題，學者們過去在影像跟分子分析技術進行了很全面的研究，使對器官內部細胞功能區域、細胞在器官內的構成分布以及分子特性有了更豐富的理解，但仍缺乏以整體方式捕捉單一細胞的多尺度多體學(multiomic)特性及其全器官連接性的技術。本篇文章探討的便是一個可擴展的技術平台，可以用來同時繪製出同一組織獲取的細胞的器官範圍結構和高維特徵，包括分子、形態和連接資訊。

這個技術平台包含了三個組件，MEGAtome（機械增強型大尺寸無磨損振動刀）、mELAST（放大纏結-增強可拉伸組織-水凝膠）和UNSLICE（透過互連切割光纖端點的連結來統一相鄰切片組織）(圖)，使在對大型組織進行切片時可以不損壞細胞和結構之間的連接，並能夠拉伸和透明化組織，從而允許使用各種染色技術對細胞和分子結構進行詳細可視化，在對各個切片進行結構分析並取得大量資料後，準確性的增加可以重構整個組織的原始構造。其中mELAST可以藉由SWITCH（化學物質相互作用時間和動力學的系統範圍控制）的介導，使組織的染色更高效且全面，使分析能夠更有效進行。

這項技術可以分析疾病對組織造成的變化，在文章中分析了阿茲海默症對人腦在不同尺度下的影響，包括細胞類型分佈、形態特徵、神經元纖維取向和化學突觸分佈的差異。文章中利用這項技術觀察到阿茲海默症代表性的病徵，澱粉樣蛋白班和神經纏結的存在、神經元結構連接的破壞、突觸喪失、大腦中發生的分子變化等，說明其對阿茲海默乃至於更多疾病在人體組織上造成的影響可以進行非常詳細的研究。

這項技術展現了前所未有的分析精度跟速度進行可擴展且完全整合的結構和分子表型分析，作者未來想要將這項技術對大量人類和動物大腦進行整體分析，促進對種間同源性、群體差異和疾病特異性特徵的理解。

撰文：陳意融

Referrence:

Park, J., Wang, J., Guan, W., Gjesteby, L. A., Pollack, D., Kamentsky, L., ... & Chung, K. (2024). Integrated platform for multiscale molecular imaging and phenotyping of the human brain. Science, 384(6701), eadh9979.