据文汇报 中国科学院上海药物研究所联合临港实验室研究团队近日发布全球首个高精度完整肝脏三维病理图谱,为破解肝纤维化等慢性肝病难题提供了革命性研究工具。这项突破性成果发表于国际学术期刊《先进科学》上。
在人体这座精密“生命工厂”中,肝脏如同24小时运转的核心处理中心,肩负着解毒代谢、物质合成等500余项生理功能。我国脂肪肝患者逾2亿人,构成日益严峻的公共卫生挑战。同时,全球每年因肝硬化死亡的人数超百万,形势不容乐观。
长久以来,病理学家仅能通过二维切片推测肝脏病变,如同拿着平面地图研究立体城市。上海药物所显微光学切片断层成像(MOST)技术服务部、高召兵课题组联合临港实验室殷宪振课题组组成多学科交叉团队,实现了完整肝脏0.35×0.35×2微米超高分辨率的三维成像,相当于在细胞尺度构建肝脏“数字孪生体”。
利用MOST技术,科学家首次看清传统手段无法观测的胆管周围微血管丛等精细结构,为系统全面从器官到脉管到细胞,跨尺度精确表征肝脏解剖结构和各类疾病病理变化奠定了基础。
同时,研究团队还构建了四氯化碳诱导的肝纤维化模型小鼠肝脏病理图谱,进行深入的三维全景分析。结果显示,肝纤维化小鼠肝脏表面出现了明显的结节状改变,而肝脏内部的中央静脉血管网络也发生了显著变化。
进一步定量分析发现,肝细胞脂肪变性的严重程度与距离中央静脉的距离密切相关,距离越近,脂肪变性越严重。这种病理特征的区域特异性,为理解肝纤维化的发病机制提供了新线索,也为潜在药物靶点发现与靶向治疗提供了精准坐标。
为了更精准分析肝纤维化的病理特征,研究团队采用深度学习技术对三维病理图谱大数据进行自动分割和分析。通过对大量图像数据的训练,深度学习模型能够自动识别和分割出脂肪变性肝细胞,并对其体积比例进行精确计算。结果显示,肝纤维化小鼠肝脏中脂肪变性肝细胞的体积比例高达30.76%。
高精度全肝脏图谱的构建和三维病理分析方法的成功应用,使肝脏疾病的诊断能够更直观、全面地反映肝脏的三维结构和病理变化。未来,该技术有望进一步推广应用于其他肝脏疾病的研究和临床病理研究。■许琦敏