日本九州大学研究生院医学研究院的今井猛主干教授、稻垣成矩助教与鹿儿岛大学、山梨大学等组成的研究团队，在全球首次成功实现了小鼠大脑的活体透明化，并在保持生物功能的前提下实现了反复观察。今井主干教授表示：“十几年前，我们对小鼠死后标本进行透明化处理时，常被问及何时能实现活体透明化，如今终于成功了。这种方法可以在不影响大脑功能的情况下实现观察，希望该技术今后能广泛应用于各类研究。”相关成果已发表在《Nature Methods》上。
图1 活体脑组织的透明化（供图：九州大学稻垣成矩助教、今井猛教授）
(A, B)为活体脑组织（厚度300微米的切片）的透明化。出生后第5天小鼠的大脑皮质分别浸入普通培养基（人工脑脊液）(A)和SeeDB-Live(B)中约1小时后的活体脑组织的透射光图像。透明化后的脑组织可清晰地观察到标本下方的条纹图案；(C)为活体脑组织（出生9天小鼠的嗅球）的荧光钙检测。研究人员使用双光子激发显微镜，对神经细胞中表达荧光钙传感器GCaMP6f的转基因小鼠Thy1-GCaMP6f的脑切片进行了荧光检测。将普通培养基更换为SeeDB-Live后，脑组织逐渐透明化，能够观测到深部神经细胞的荧光信号。
图6 活体动物大脑的透明化（供图：九州大学稻垣成矩助教、今井猛教授）
(A)活体小鼠大脑透明化。在麻醉状态下的小鼠脑表面持续灌注SeeDB-Live 1小时，使其渗透，进行透明化处理；(B)大脑皮质第五层神经细胞的三维荧光图像。使用双光子激发显微镜，对神经细胞中表达荧光蛋白的（Thy1-EYFP-H）小鼠进行拍摄。与透明化前相比，透明化后脑深部荧光亮度显著提升；(C-E)大脑皮质第五层神经细胞树突及树突棘（C）；与透明化前（D）相比，透明化后（E）荧光亮度提升，能够更清晰地观察到树突和树突棘的荧光图像。
活体组织呈现不透明的主要原因，是光线在细胞内外发生折射与散射，无法直线传播所致。以往的透明化试剂浓度较高，会因渗透压导致细胞脱水死亡。
研究团队使用多种分子筛选最佳透明化试剂。结果发现，在细胞外液中添加白蛋白，可抑制光的折射与散射，实现对活体组织的非侵入性透明化。白蛋白几乎不改变细胞外液的离子组成，也没有细胞毒性。由此，研究团队全球首次实现了在组织透明化状态下，并使用荧光显微镜观察组织内细胞的正常功能。
稻垣助教表示：“我们从2021年左右着手研究，数月后便发现球状聚合物效果较好。但候选分子会对细胞功能产生不良影响，研究因此停滞了约一年。某天深夜独自做实验时，想着反正没人，就试用了纯度高的昂贵白蛋白试剂，最终取得了成功。”
经过活细胞等实验验证，研究团队将研发的透明化试剂SeeDB-Live导入活体小鼠大脑，成功通过荧光显微镜观察至大脑第五层。大脑透明化的小鼠在历经4个月以上的反复实验后仍保持健康。研究团队表示，未来将通过优化渗透方式，实现对大脑更深层次的观察。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature Methods
论文：Isotonic and minimally invasive optical clearing media for live cell imaging ex vivo and in vivo
DOI：10.1038/s41592-026-03023-y
