肉眼也能看清细胞？耶鲁团队革命性技术让细胞膨胀8000倍！

【蜂耘网  生命健康】在观察世界的过程中，放大是非常重要的一环。只有将极其细微的物质放大，才能看清内部的结构。这是由于人眼的能力有限，能看清有一个个由细胞组成的人，却看不清这一个个细胞。

从放大镜到显微镜到越来越精细的昂贵显微仪器，一个神秘且充满奥妙的微观世界开始被人类逐步深入。

随着科研深度的增加，人类对“放大”的要求也越来越高，不少前沿生物学的研究需要用到极其昂贵的仪器。但耶鲁团队的一项新技术却告诉我们，观察微观世界不一定要借助精密仪器，我们用肉眼就能看见细胞。

这是一个如同魔法般的神奇放大方法，它直接放大细胞本身，而并非放大“图像”。通过对细胞进行“膨胀—染色”两步改造，将细胞放大至少8000倍，使其足以用肉眼观察。再借助普通显微镜即可看清细胞的超微结构，达到昂贵仪器才能做到的效果。

这项技术将帮助前沿生物学摆脱昂贵仪器的束缚，让更多学者可以参与到研究中来。

这项研究脱胎于膨胀显微成像技术。开创光遗传学领域的先驱之一，麻省理工学院的Edward Boyden教授于2015年在《科学》杂志上发表了这项技术。这项技术使用聚阴离子水凝胶帮助被荧光标记的生物样本放大，再利用荧光显微技术观察放大后的样本。最终获得的放大倍数就是物理放大和显微镜放大倍数的乘积。

这是一项开创性的发明，直接放大样本本身是个实惠又方便的选择。按照这个方式，理论上来讲，将细胞放大至肉眼可见也并非不可能。以海拉细胞为例，直径放大20倍，也就是体积膨胀8000倍，就足够使细胞达到肉眼可见的效果了。

问题是细胞膨胀后，内部的蛋白质就被稀释了。这也带来一个新问题：细胞足够大但看不清细胞组织。

解决思路也很明了，让细胞组织变得可见，能够从背景中将其区分出来就行。如何区分？给它染色！染了颜色的细胞自然能够让人一眼捕捉到。

于是，不透明显微成像技术（Unclearing Microscopy）诞生了，这项技术的关键就在于膨胀、染色。

膨胀这一过程与膨胀显微技术相差无几。先准备一份水凝胶溶液，溶液内含有大量丙烯酸钠分子，这些分子在水溶液中呈游离态。将细胞浸没在水凝胶溶液中，丙烯酸钠分子聚集成吸水能力很强的聚丙烯酸钠，将溶液凝结成胶体。聚丙烯酸钠吸收水分子将细胞撑大，细胞逐渐膨胀并最终变成肉眼可见的大小。一个直径20微米海拉细胞可以膨胀到直径0.8毫米。

膨胀后的细胞大小理论上可以直接被看到，但实际上难以用肉眼看到，因为它是透明的。有两项染色技术可以帮助膨胀细胞不再透明。

第一种方式是使用其他化合物与细胞中的蛋白质分子结合，形成可以染为蓝色的高分子聚合物。第二种方式是将二氨基联苯胺或金属银作为显色基底沉淀在切片的细胞样本上，此时不透明的细胞就会与背景产生对比度。

最终达到的效果也是不错的，它通过了来自人体的海拉细胞和小鼠脑细胞的检验。在这项技术的帮助下，细胞形态可以用肉眼看清，甚至能辨别出细胞核、细胞质和细胞间的连接。如果借助普通光学显微镜，就能够看见昂贵的高分辨率显微镜才能看见的结构，如神经元突触、线粒体内膜褶皱形成的嵴。

这篇论文目前还未正式发表，但许多学者都表达了对这项研究的赞美。

斯坦福大学的Manu Prakash教授认为，它能够让学者不需要借助最先进的显微镜也能进行高分辨率的显微镜学研究，但这项技术需要进一步简化以发挥其全部潜力。

Bewersdorf教授称这项技术可以弥补研究中心的资金缺口，省下上百万美元的超分辨率显微镜购置资金和技术专家的维护费用。

（蜂耘生命健康网  责任编辑：墨染）