在 11 月初舉行的 2018 美國神經科學學會年會上，來自德國慕尼黑大學的研究人員展示了一項名為 vDISCO 的技術，可以使死亡的小鼠變得像塑料一般，渾身透明而堅硬。通過向小鼠體內泵入納米抗體，對特定的細胞類型進行標記，首次實現不破壞結構的情況下，真正透視小鼠細胞、組織及器官的狀態以及之間的聯繫。
話不先多說，直接上圖——
圖 | vDISCO 技術處理後的完全「透視」小鼠（圖片來源：biorxiv.org）
圖 | 用 vDISCO 技術處理的老鼠神經系統（綠光部分）（圖片來源：erturklab）
圖 | 神經、骨骼、內臟、肌肉的透視組合（圖片來源：biorxiv.org）
本項研究的領導者，來自德國慕尼黑大學的 Ali Ertürk 教授感嘆道，“這簡直可以算得上瘋狂，你的目力甚至可以穿透骨骼和肌肉，它們現在統統隱身了。”
研究人員同時表示，此項技術的實現，不僅可以將小鼠體內不同類型細胞的互作關係清晰準確的呈現在研究者面前，精準地定位動物體內特定組織的位置，更能揭示器官之間神秘的結構聯繫，如腦損傷與免疫系統之間的關係，為未來治療創傷性腦損傷及中風提供新的思路。
解剖——對生命奧秘的好奇
人類窮極一生都在嘗試認識自我，而對於生物學家來說，第一步就是看清自己。
包裹在皮囊下的人體就像是一座神秘的宮殿，人類抽絲剝繭，穿過皮膚、肌肉、骨骼，渴望瞭解組織器官的結構，認清他們之間的精妙而細微的聯繫。
有關解剖學的最早記載，是成書於公元前 1600 年的古埃及艾德溫·史密斯紙草文稿（Edwin Smith Papyrus），這本古埃及醫書描述了人體心臟、肝、脾、腎、下丘腦、子宮和膀胱的位置，以及心臟血管的流向。
公元 2 世紀，古羅馬時期最著名最有影響的醫師 Claudius Galenus，通過對動物的活體解剖實驗，闡述了他自己在解剖生理上的許多發現，並留下諸多醫學著作。但在之後的一千多年裡，宗教統治嚴重地阻礙了科學文化的進步，也嚴重束縛了醫學和解剖學的發展。
圖 | 古代解剖學的演繹（圖片來源：wikipedia）
直到歐洲中世紀的文藝復興時期，解剖學和生理學和其它科學藝術領域一樣，重新迎來了巨大的變化和進步。
18 世紀末到 19 世紀初，整個醫學科學的孕育發展，使得醫學實踐和醫學教育對於屍體解剖的需求大幅增加。被處決的罪犯屍體成為解剖學家們爭奪的對象，甚至醫學院紛紛出高價求購屍體，這也讓當時的屍體地下交易市場大增，墓地屍體被盜的案件十分普遍。
可以說，解剖學的發展奠定了整個現在醫學的基礎，而現代醫學技術的進步，也徹底改變了解剖學的發展。
顯微鏡的出現，使得解剖學家們看到了人眼看不到的微觀世界，並開啟了活體組織檢查的發展。用於檢查身體內部結構的非侵入性現代解剖學新技術，同樣帶來了革命性進展。
圖 | 磁共振成像頭部切面掃描成像（圖片來源：wikipedia）
X 射線可以穿過身體，用於呈現身體內部不同程度不透明度的內部結構。超聲成像、磁共振成像（MRI）以及計算機斷層掃描（CT）等技術的誕生，呈現出前所未有的身體內部結構細節，遠遠超出以往解剖學家們的想象。
但是，這並沒有終止科學家們對於更大程度上“透視”的探索。
透視——解剖學從未放棄的探索
對於傳統的解剖學來說，無論是將器官整體取出還是活體組織切片，對於內部結構及其聯繫的探究都有很大程度的影響，一些現代非侵入式透視技術，雖然為觀察人體內部構造提供了絕佳視角，但對於相對抽象的神經信號傳導，以及“結構與聯繫”的問題，這些解剖學技術讓生理學家們顯得心有餘而力不足。
2013 年，有著光遺傳學之父稱號的斯坦福大學神經學大牛 Karl Deisseroth，與他當時的研究團隊成員 Kwanghun Chung 通過 CLARITY 技術，獲得了完整的透明腦組織結構。
圖 | 使用 CLARITY 和熒光標記可視化完整小鼠海馬體中的神經元（圖片來源：Stanford Univ）
通常人們在研究大腦結構時，會將大腦組織切成一片片非常薄的腦組織切片，然後在顯微鏡下對這些切片進行觀察，最後將不同切片的圖像重新重疊在一起，得到立體的結構信息。這種方法不僅費時費力，在切片的過程中也難免對組織結構造成損傷，不夠精確。
而 CLARITY 是一項可以將大腦變透明的技術，這種技術通過讓水凝膠浸入死亡的大腦，並與神經元細胞組分相結合，鎖定細胞結構，然後迅速洗掉不透光的脂質成分，最終就能獲得了完整的透明腦組織結構，而且大腦中的神經元、軸突、樹突、突觸、蛋白、核酸等等都完好的維持在原位。
將整個器官變得透明的技術，推動了科學家們對於大腦等極其複雜器官的研究。科學家使用 CLARITY 技術，以前所未有的簡便性和準確性來觀察大型神經元網絡，也為對來自患者和健康捐贈者的大腦衰老開闢了新的研究途徑。
美國馬里蘭州國家精神衛生研究所所長 Thomas Insel 表示，“這可能是幾十年來神經解剖學最重要的進展之一。”
首個真正讓動物全身都透明的技術
2016 年，德國慕尼黑大學的 Ali Ertürk 將“透視”技術更進一步，成功開發出一種名為uDISCO 的技術，該技術可以將齧齒類動物的身體縮小 65%，同時使其透明化。
研究人員在今年進一步完善技術，帶來了 vDISCO。相比於之前的透明化技術，研究者們將一種納米抗體泵入小鼠體內，熒光信號強度可提升近 120 倍。
圖 | Ali Ertürk 及其研究團隊（圖片來源：慕尼黑大學官網）
在最新發表的論文中，Ertürk 團隊的成員首先將小鼠身體浸入有機溶劑中，用以去除脂肪和色素。隨後，他們將一種來源於駱駝或羊駝的納米抗體泵入死亡小鼠的循環系統，對不同的細胞類型進行標記。
這種抗體的大小隻有常規抗體的十分之一左右，因而可以很輕易地穿過細微的血管進入全身各處，當納米抗體走過全身，特定的細胞類型會被對應的抗體所標記，被標記後的細胞在顯微鏡下發出瑩瑩綠光。
“這是首個真正讓動物全身都透明的技術，”如今已經是麻省理工學院工程師的 Kwanghun Chung 由衷地讚歎道，“這也是前所未有的技術。”
通過這項技術，Ertürk 團隊構建了首個也是目前獨一無二的小鼠神經元連接綜合圖，這一結構圖的繪製將幫助研究者從整個生物系統對疾病有更多的理解。
而 vDISCO 帶來的驚喜遠不止這些，隨後，研究人員在創傷性腦損傷小鼠模型中對 vDISCO 技術進行了測試。研究發現，腦部或脊髓損傷的影響可以延伸到軀幹中神經與肌肉的交界處，相對於對照組，受傷的小鼠神經末梢較小且分支較少。
未來，Ertürk 計劃將 vDISCO 技術應用到病毒、癌細胞，甚至是其他侵入物的全身追蹤中，同時，他的研究團隊也正在設計機器學習的方法用來計算和評估標記的細胞，用以避免人為偏差或錯誤。
一個新的角度、新的技術，甚至一個新的概念，都可能帶來一個科研時代的終結與革新。透明小鼠的出現，也許正意味著以解剖學為基礎的生命科學新的變革正在開始。
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