突破瓶颈！清华团队新技术实现组织器官“无损透视”
发布时间：
2025-09-12
近日，清华大学生物医学工程学院团队在国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）发表突破性成果，提出名为VIVIT（Visualizing Intact Volumetric Tissues）的玻璃态组织透明化技术。该技术首次在低温环境下将生物组织整体转化为“玻璃态”，在无损、无形变的前提下完整呈现离体组织三维结构，为生命科学研究提供了突破性的微观观测工具。
传统生物组织三维成像依赖“切片-成像-拼接”技术，但切片易导致结构错位、空间断层及信号损耗；组织透明化技术虽避免切片，却存在膨胀/收缩变形、荧光信号衰减、冰晶损伤等问题，限制成像精度与样本保存能力。
VIVIT技术的核心在于“玻璃态转化”。团队自主研发高折射率离子液体，通过优化分子微环境，在-20°C至4°C的低温条件下将生物组织整体转化为兼具光学通透性与物理稳定性的“玻璃态”。实验显示，经VIVIT处理的组织形变率低于1%，即使是结构精密的脑组织，其神经突触等亚细胞级结构仍能清晰分辨，突破了传统透明化技术“透明但易变形”的局限。
技术突破不仅体现在成像清晰度，更包括样本保存与实用性提升。通过调控离子液体与生物分子的相互作用，VIVIT将荧光标记信号强度增强至原始水平的2至30倍，使微弱标记得以显现；玻璃态的物理特性彻底解决冷冻保存难题——处理后的组织可在-80°C长期保存，避免冰晶形成的机械损伤，实现“结构无损的冷冻保存”。此外，VIVIT支持多轮免疫染色与连续成像，科研人员可在同一组织中依次识别多个分子靶点，获得从单细胞到全器官的多尺度空间信息；结合团队自研三维重建算法TARRS，还能实现连续切片图像的高精度拼接，构建跨尺度三维生物图谱。
目前，VIVIT技术已构建从样本处理、多模态染色到三维重建的完整流程，可应用于脑科学、发育生物学、肿瘤研究等领域。例如，在脑组织研究中，其可清晰呈现神经元突触连接模式，为神经退行性疾病机制研究提供精准结构数据；在肿瘤研究中，能保留肿瘤微环境中血管、免疫细胞的完整空间分布，助力解析肿瘤侵袭与转移的三维动态过程。
未来，团队将持续优化技术普适性，拓展其在植物组织、临床病理样本中的应用，并推动与冷冻电镜、超分辨显微镜等技术融合，为精准医疗、智能诊断等提供关键支撑。这项原创成果正为全球生命科学研究注入新动能。
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