ADAPT-3D：一种加速组织透明化的创新技术实现三维荧光成像在科研与临床中的突破应用

研究人员针对传统组织透明化技术存在的耗时、组织变形及荧光信号衰减等问题，开发了ADAPT-3D技术。该技术通过优化固定、脱色、部分脱脂和折射率匹配（RIM）步骤，实现了小鼠全脑4小时快速透明化，同时保留组织结构和荧光信号。其非毒性水溶液体系适用于多种组织类型，为三维成像研究提供了高效、稳定的新工具。

　　

在生物医学研究中，三维荧光成像技术因其能够揭示复杂组织结构而备受关注。然而，传统组织透明化方法如CLARITY和iDISCO+存在明显局限：前者依赖电流和尿素处理导致组织损伤，后者使用有机溶剂造成样本收缩和荧光淬灭。更棘手的是，现有水溶性透明化方案如CUBIC需长达数天的折射率匹配（RIM）步骤，且高浓度尿素易结晶影响实验稳定性。这些技术瓶颈严重制约了科研人员对血管、神经等三维结构的深入研究。

为突破这些限制，华盛顿大学医学院的Daniel D. Lee团队开发了ADAPT-3D（加速深度适应性组织处理技术）。这项创新技术通过四个关键步骤实现组织快速透明化：首先采用pH 9.0的改良固定液（ADAPT:Fix）保护荧光蛋白；随后使用含CHAPS和N-丁基二乙醇胺的脱色液（ADAPT:DC）在80分钟内去除色素；接着以四氢呋喃/1,2-己二醇混合液（ADAPT:PDL）进行部分脱脂；最后用含碘克沙醇和尿素的折射率匹配液（ADAPT:RI）在4小时内完成透明化。研究团队应用该技术处理了小鼠全脑、人肠道组织等多类样本，并与CUBIC等方法进行系统性对比。

关键技术方法包括：1）光片显微镜三维成像；2）跨物种组织处理（小鼠、猪、人）；3）免疫标记染色；4）颅骨脱钙技术；5）组织完整性量化分析。人类肠道样本来自华盛顿大学机构审查委员会批准的手术废弃物。

ADAPT-3D maintains tissue integrity and fluorescent signal

通过对比实验发现，ADAPT-3D处理的小鼠脑切片在12小时脱脂后仍保持原始尺寸，而CUBIC处理组出现明显肿胀（约2倍）和脑室结构破裂。更重要的是，ADAPT:RI折射率匹配液使组蛋白抗体标记信号强度达到CUBIC-R+(M)的10倍，内源性tdTomato荧光保留率提高3倍。

Light-sheet imaging with ADAPT-3D

应用该技术成功获得ChAT^Cre;tdTomato^fl/fl小鼠全脑三维图像，清晰显示脉络丛和皮层胆碱能神经元树突。在LYVE1^CreER;TdTomato^fl/fl小鼠颅骨成像中，首次实现8天内可视化完整脑-颅骨界面的脑膜巨噬细胞和硬脑膜淋巴管。

Preserving fickle antigens with deep immunolabeling

ADAPT:Fix固定液成功保留occludin和claudin-5等紧密连接蛋白的免疫活性，在克罗恩病模型（TNF^ΔARE小鼠）中观察到绒毛水肿和中性粒细胞浸润的三维特征。人肠道样本中CD163⁺和IBA1⁺巨噬细胞亚群的分布模式被完整呈现。

这项发表于《Scientific Reports》的研究标志着组织透明化技术的重大进步。ADAPT-3D通过平衡脱脂程度与折射率匹配效率，首次实现：1）全器官尺寸零改变；2）4小时快速RIM；3）内源性荧光蛋白稳定保存。其非毒性水溶液体系特别适合临床样本处理，如文中展示的人肠道组织5天完成透明化与免疫标记。该技术为神经科学（颅骨通道研究）、免疫学（脑膜免疫细胞迁移）和病理学（肠道炎症三维评估）等领域提供了革命性研究工具。值得注意的是，相比含二氯甲烷的iDISCO+方法，ADAPT-3D符合最新环保法规，具有更广泛的实验室适用性。未来或可通过优化脱钙步骤进一步缩短骨组织处理时间。