在生物醫學成像領域，光學成像技術因其高分辨率和非侵入性而備受關注。近期，浙江大學和西湖大學的研究團隊在《eLife》雜志上發表了一項創新研究，他們結合了組織膨脹技術和平鋪光片顯微鏡（TLSM），對無性渦蟲（Schmidtea mediterranea）的神經系統和肌肉系統進行了高分辨率的三維重建。這一技術突破不僅為研究渦蟲的神經再生和肌肉結構提供了新的工具，也為理解生物體內的細胞動態和組織再生機制開辟了新的途徑。

重要發現
01組織膨脹與平鋪光片顯微鏡的結合
研究人員采用了一種創新的成像協議，將組織膨脹技術與平鋪光片顯微鏡相結合，實現了對無性渦蟲的高分辨率三維成像。通過這種技術能夠在單細胞水平上對渦蟲的神經元和肌肉纖維進行定量分析。他們首先對渦蟲進行固定和染色，然后通過組織膨脹技術使樣本體積增大，最后利用平鋪光片顯微鏡進行成像。不僅提高了成像的分辨率，還大大縮短了數據采集的時間。

02 神經元和肌肉纖維的高分辨率成像
  利用平鋪光片顯微鏡對渦蟲的神經系統和肌肉系統進行高分辨率成像。觀察到渦蟲的神經系統由多種神經元組成，包括膽堿能、GABA能、章魚胺能、多巴胺能和血清素能神經元。通過對這些神經元的標記和成像，能夠詳細地分析神經元的分布和數量變化。此外，渦蟲的肌肉系統由四層纖維組成，包括環形、對角線、縱向和背腹纖維。這些肌肉纖維不僅在渦蟲的體壁中形成了復雜的網絡，還與神經元和膠質細胞有著密切的聯系。

03 神經肌肉系統的相互作用
進一步探討神經元和肌肉纖維之間的相互作用后會發現，膠質細胞與肌肉纖維緊密接觸，并且可能在神經元的投射中起到引導作用。通過基因RNA干擾技術，還能觀察到神經元和肌肉纖維在再生過程中的動態變化。這些發現不僅揭示了渦蟲神經肌肉系統的復雜性，還為理解生物體內的細胞動態和組織再生機制提供了新的視角。

創新與亮點
將組織膨脹技術和平鋪光片顯微鏡相結合，實現了對無性渦蟲的高分辨率三維成像。這種技術不僅提高了成像的分辨率和速度，還為研究渦蟲的神經再生和肌肉結構提供了新的工具。此外，自動化的細胞計數和分割流程，能夠準確地識別和分析單個細胞，這為研究生物體內的細胞動態提供了強大的技術支持。

總結與展望
通過結合組織膨脹技術和平鋪光片顯微鏡，為無性渦蟲的神經肌肉系統研究提供了新的視角。這一技術不僅提高了成像的分辨率和速度，還為理解生物體內的細胞動態和組織再生機制提供了新的工具。未來，隨著光學成像技術的不斷發展，有望進一步探索渦蟲的再生機制，并將其應用于其他生物模型的研究中。這一研究不僅為再生醫學提供了新的理論基礎，也為開發新的治療策略提供了可能。

論文信息
聲明：本文僅用作學術目的。
Lu J, Xu H, Wang D, Chen Y, Inoue T, Gao L, Lei K. 3D reconstruction of neuronal allometry and neuromuscular projections in asexual planarians using expansion tiling light sheet microscopy. Elife. 2025 Mar 28;13:RP101103. 

DOI: 10.7554/eLife.101103.