在生物医学成像领域，光学成像技术因其高分辨率和非侵入性而备受关注。近期，浙江大学和西湖大学的研究团队在《eLife》杂志上发表了一项创新研究，他们结合了组织膨胀技术和平铺光片显微镜（TLSM），对无性涡虫（Schmidtea mediterranea）的神经系统和肌肉系统进行了高分辨率的三维重建。这一技术突破不仅为研究涡虫的神经再生和肌肉结构提供了新的工具，也为理解生物体内的细胞动态和组织再生机制开辟了新的途径。

重要发现
01组织膨胀与平铺光片显微镜的结合
研究人员采用了一种创新的成像协议，将组织膨胀技术与平铺光片显微镜相结合，实现了对无性涡虫的高分辨率三维成像。通过这种技术能够在单细胞水平上对涡虫的神经元和肌肉纤维进行定量分析。他们首先对涡虫进行固定和染色，然后通过组织膨胀技术使样本体积增大，最后利用平铺光片显微镜进行成像。不仅提高了成像的分辨率，还大大缩短了数据采集的时间。

02 神经元和肌肉纤维的高分辨率成像
  利用平铺光片显微镜对涡虫的神经系统和肌肉系统进行高分辨率成像。观察到涡虫的神经系统由多种神经元组成，包括胆碱能、GABA能、章鱼胺能、多巴胺能和血清素能神经元。通过对这些神经元的标记和成像，能够详细地分析神经元的分布和数量变化。此外，涡虫的肌肉系统由四层纤维组成，包括环形、对角线、纵向和背腹纤维。这些肌肉纤维不仅在涡虫的体壁中形成了复杂的网络，还与神经元和胶质细胞有着密切的联系。

03 神经肌肉系统的相互作用
进一步探讨神经元和肌肉纤维之间的相互作用后会发现，胶质细胞与肌肉纤维紧密接触，并且可能在神经元的投射中起到引导作用。通过基因RNA干扰技术，还能观察到神经元和肌肉纤维在再生过程中的动态变化。这些发现不仅揭示了涡虫神经肌肉系统的复杂性，还为理解生物体内的细胞动态和组织再生机制提供了新的视角。

创新与亮点
将组织膨胀技术和平铺光片显微镜相结合，实现了对无性涡虫的高分辨率三维成像。这种技术不仅提高了成像的分辨率和速度，还为研究涡虫的神经再生和肌肉结构提供了新的工具。此外，自动化的细胞计数和分割流程，能够准确地识别和分析单个细胞，这为研究生物体内的细胞动态提供了强大的技术支持。

总结与展望
通过结合组织膨胀技术和平铺光片显微镜，为无性涡虫的神经肌肉系统研究提供了新的视角。这一技术不仅提高了成像的分辨率和速度，还为理解生物体内的细胞动态和组织再生机制提供了新的工具。未来，随着光学成像技术的不断发展，有望进一步探索涡虫的再生机制，并将其应用于其他生物模型的研究中。这一研究不仅为再生医学提供了新的理论基础，也为开发新的治疗策略提供了可能。

论文信息
声明：本文仅用作学术目的。
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.