ht-MASH：一种高通量、经济高效且稳健的人脑大样本三维显微成像新方案

研究人员针对大尺寸人脑组织三维成像的技术瓶颈，开发了ht-MASH（高通量改良型溶剂透明化）技术方案。该研究通过优化iDISCO+透明化流程，结合3D打印定制化容器和被动扩散标记策略，实现了3-5mm厚全脑冠状切片的快速透明化（10-18天）及血管-细胞架构双重标记。这一突破性进展为神经解剖学研究提供了可规模化（单次处理390ml组织）、低成本（桌面级3D打印设备兼容）的技术路径，显著降低了三维组织学在中小实验室的应用门槛。相关成果发表于《Anatomical Science International》，为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的病理研究提供了新工具。

　　

在神经科学研究领域，如何实现大尺寸人脑样本的高分辨率三维成像一直是重大技术挑战。传统方法依赖数千张二维切片的繁琐重建，而新兴的光学组织透明化（Optical Tissue Clearing, OTC）技术虽能实现组织三维可视化，却受限于样本尺寸（通常仅数毫米）和昂贵设备需求。尤其对于高度髓鞘化的人脑组织，现有技术存在透明化效率低、标记渗透不足等问题，使得全脑或厘米级切片的微观结构研究难以开展。

荷兰马斯特里赫特大学（Maastricht University）认知神经科学系的Sven Hildebrand团队在《Anatomical Science International》发表最新研究，报道了ht-MASH技术方案。这项研究通过改良溶剂型透明化流程，结合创新性实验设备设计，成功实现了全脑冠状切片（3-5mm厚）的高通量处理。该技术采用经济型桌面3D打印机制作聚丙烯材质样本架，兼容腐蚀性有机溶剂，单次可处理10个直径10cm的脑切片（总容积达390ml）。研究团队优化了iDISCO+方案，通过双重漂白（甲醇/H₂O₂和焦亚硫酸钾）提升标记对比度，并证明小分子染料（中性红/亚甲蓝）和番茄凝集素（LEL）能通过被动扩散实现深层标记。

关键技术包括：（1）商用旋转切片机结合4%琼脂包埋实现大样本精准切片；（2）3D打印聚丙烯容器实现多样本并行处理；（3）改良型iDISCO+溶剂透明化流程；（4）斜置光片荧光显微镜（Oblique LSFM）成像系统解决大样本光穿透难题。研究使用4例捐赠人脑（年龄82-101岁）的枕叶组织验证方案，样本经伦理委员会批准获取。

神经解剖学跨尺度研究
通过比较传统MASH与ht-MASH处理效果，证实新方案将处理通量提升10倍的同时，保持细胞层状结构（如V1/V2边界）的清晰分辨。斜置光片成像显示，16.4μm各向同性分辨率下仍可辨识皮层细胞构筑特征。

血管-细胞架构联合标记
在3mm厚样本中，番茄凝集素标记的血管网络与中性红标记的细胞构筑形成鲜明对比。8μm分辨率成像显示，皮层浅层血管呈放射状排列，而白质区血管则呈现切线走向，证实大分子标记物在厚样本中的有效渗透。

3D打印设备创新
对比选择性激光烧结（SLS）和熔融沉积成型（FDM）打印的样本架，发现聚丙烯材质可耐受二氯甲烷腐蚀。FDM方案将设备成本降低两个数量级，使技术更易于推广至资源有限实验室。

该研究建立了首个可规模化处理全脑切片的三维组织学方案，其核心价值体现在：（1）经济性：桌面级3D打印设备实现定制化实验器材；（2）鲁棒性：双重漂白步骤提升老年捐赠组织的标记质量；（3）扩展性：技术框架兼容CUBIC等水溶性透明化方法。尤为重要的是，ht-MASH仅需常规实验室设备即可实施，为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的病理研究提供了新工具。研究揭示的血管-细胞空间关联模式，为理解血脑屏障在认知衰退中的作用提供了新视角。随着Petakit5D等大数据处理工具的发展，这项技术有望推动人脑图谱绘制进入亚毫米级三维时代。