推荐一篇发表在Science上的文章，其标题为“Mesoscale volumetric fluorescence imaging at nanoscale resolution by photochemical sectioning”。本文通讯作者是来自美国伊利诺伊大学芝加哥分校化学系Ruixuan Gao教授，以及美国加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系的Srigokul Upadhyayula教授。本文中，作者整合有机合成技术与膨胀显微镜荧光成像策略，成功实现了组织完整且高分辨的成像与三维重建。

水凝胶组织透明化技术与膨胀显微镜的兴起，使常规荧光显微镜具备了“以物理放大换取光学分辨”的能力。然而，对于相对较大较厚的完整组织样品来说，如果研究者需要维持成像的高分辨率，那么就无法对深层区域的信号进行采集。如果为了对深层信号进行检测，则需要更换为长工作距离的物镜，而最终导致分辨率的显著损失。此前的研究者通过机械切割等策略，确实能够对深层样品实现高分辨的成像，但机械切割导致的撕裂、翘曲与丢片都会极大的影响成像的质量。

为了解决这一问题，本文中，团队试图开发一种非接触、空间可控的高分辨成像技术，实现较大体积样品的高分辨成像与重构。研究者以水凝胶常用的聚丙烯酰胺/聚丙烯酸钠网络为基底，使用含有邻硝基苄酯光断裂基团的交联剂替换掉双丙烯酰胺基团，由此构建出理论可光降解的水凝胶。结果显示，新型水凝胶可在365 nm或者405 nm光的照射下，快速彻底降解为流动相，且较小的整体膨胀误差使其满足纳米级测量的需求。

随后，根据样品特性与整体实验流程，研究者选择使用晶格层光显微镜，并集成了一路平行于成像面的405 nm高斯光片。由此，他们实现了在每轮有效成像之后，对样品进行平整、快速、可控的“光剥离”。后续结合PetaKit5D算法，对成像子体积进行去卷积、配准和拼接处理，他们最终获得了组织的高分辨成像结果。

基于此，研究者将这项技术命名为通过光化学切片的体积成像策略（VIPS），并将其应用于小鼠完整嗅球的介观尺度三维纳米级分辨率成像。在算法的支持下，他们对连续体积数据进行拼接，对有髓与无髓轴突进行重构，并量化了整个嗅球区域的轴突密度、神经束走形及髓鞘分布模式。全嗅球尺度分析揭示了小范围成像无法检测的解剖异质性，包括神经退行性病变嗅球中轴突的向心性退化模式，具有重要的意义。

综上，本文中，作者通过结合有机化学策略与高分辨光线成像技术，成功设计并开发了一项基于空间精确样本切片的光化学策略的高分辨成像技术，使疾病与健康的整器官层面的定量与定性比较成为了可能。

本文作者：KLH

责任编辑：LZ

DOI：10.1126/science.adr9109

原文链接：https://doi.org/10.1126/science.adr9109