收藏级干货:2025年fMOST技术应用精选文献合集新鲜出炉
2025-12-31
2025年1月17日,海南大学生物医学工程学院、华中科技大学苏州脑信息研究所、华中科技大学武汉光电国家实验室李向宁和龚辉教授团队在Alzheimers & Dementia期刊在线发表了题为“Long-range inputome of prefrontal GABAergic interneurons in the Alzheimer’s disease mouse“的研究工作,利用狂犬病毒示踪和fMOST成像技术,绘制了AD小鼠mPFC全脑的单突触输入图谱,揭示了病理过程中GABA能神经元远程输入环路的退化过程。利用fMOST三维成像对mPFC输入进行系统定量统计和输入神经元的轴突、树突进行精细结构分析,为进一步研究AD的神经病理发生发展和AD早期的精准治疗提供科学依据。


原文链接:https://doi.org/10.1002/alz.14552
2025年2月14日,暨南大学陈功团队在Advanced Science上发表了题为 “Brain-Wide Neuroregenerative Gene Therapy Improves Cognition in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease”的研究性论文。本研究开发了一种全脑神经再生基因疗法,并揭示了其在改善AD小鼠认知功能方面的重要作用及其机制。作者利用可高效穿越血脑屏障的腺相关病毒载体,将NeuroD1基因导入AD小鼠模型大脑,实现全脑范围内将内源性星形胶质细胞转化为功能性神经元。大脑皮层和海马中约50万新生神经元广泛分布,并整合到已有神经网络,显著改善AD小鼠认知功能,为AD等神经退行性疾病的治疗提供了新策略。


参考文献:https://doi.org/10.1002/advs.202410080
2025年3月24日,临港实验室殷宪振/上海药物所高召兵/张小川团队在Advanced Science上发表了题为“Generation of a High-Precision Whole Liver Panorama and Cross-Scale 3D Pathological Analysis for Hepatic Fibrosis”的研究性论文。本研究利用MOST系统结合肝脏尼氏染色技术,构建高精度全肝图谱及肝纤维化的跨尺度3D病理模型。研究发现肝纤维化时,肝脏多结构出现区域特异性变化,如中央静脉直径减小、长度密度增加,肝窦受损,肝细胞脂肪变性且其程度与距中央静脉距离相关。这一成果为肝脏疾病病理研究提供新视角与方法,有助于深入理解肝纤维化机制,为肝脏疾病诊疗及药物研发提供理论依据。


原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202502744
2025年3月26日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)和脑认知与类脑智能全国重点实验室牵头,联合华中科技大学苏州脑空间信息研究院以及国内外多家机构在《Nature Neuroscience》在线发表了题为《Projectome-based characterization of hypothalamic peptidergic neurons in male mice》的研究论文, 系统描绘了雄性小鼠下丘脑多肽能神经元的全脑投射模式。本研究利用高分辨率的顺行追踪技术,在单细胞层面系统描绘了来自16类神经肽群体、共7180个下丘脑神经元的全脑投射图谱,并建立了高分辨率的单神经元投射数据库(https://mouse.braindatacenter.cn/hy)。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41593-025-01919-0
2025年4月9日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙衍刚研究团队在Neuron上发表了题为“Single-neuron projectome reveals organization of somatosensory ascending pathways in the mouse brain”的研究性论文。研究团队创新性地结合了病毒示踪和高分辨率成像和重构技术(fMOST),通过对脊髓神经元和脑内中继神经元的完整追踪,最终构建出了迄今为止最完整的体感神经"高清地图",该高分辨率的单神经元全脑投射谱的开放数据库(https://mouse.digital-brain.cn/projectome/spcd),现已向全球开放。本研究全面揭示了脊髓投射神经元与中枢中继神经元的投射模式及组织联接规律,发现神经元通过并行-发散-汇聚等投射模式构建信息高速公路,更鉴定出多种投射模式特异的神经元亚型,为理解疼痛、触觉等感知觉神经机制提供了全新结构框架。研究团队创建的开放数据库已向全球科研人员免费开放,这将加速基础和临床研究相关领域的突破性发现,还将为人工智能的感知系统设计提供生物灵感。


原文链接:https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(25)00179-5
2025年4月30日,中国医学科学院药物研究所王琰/蒋建东/王晓良团队在Engineering上发表了题为“Berberine Protects Cerebral Vessels and Alleviates Diabetic Encephalopathy by Inhibiting the Production of δ-Valerobetaine in the Gut Microbiota”的研究论文。研究表明,BBR 在很大程度上改善了大脑中的血管,并通过抑制肠道微生物群中 δ-VB 的产生,从而中断血管内皮细胞中的TLR-4/MyD88/NF-κB炎症途径,进而缓解DE。鉴于目前临床上难以有效保护脑血管免受高血糖诱导的炎症损伤,且小檗碱(BBR)已作为安全性良好的非处方药广泛应用,这一发现具有重要的潜在转化价值。.


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.04.018
2025年6月5日,临港实验室殷宪振团队与中国科学院上海药物研究所张继稳团队合作在ACS Nano上发表了题为“Tracheal Targeted Nanogrid Delivery Systems of Dexamethasone Visualized by Single-Particle Tracing and Multiscale Pathological Mapping”的研究性论文,本文提出了“结构药剂学”的新理念,揭示了结构与质量之间的关系,并将该理念拓展至生命组织层面。结合跨尺度三维(3D)成像,递药系统在体内的分布规律被精准刻画,这不仅为纳米递药系统的设计与优化提供了坚实基础,也为个体化诊疗提供了新的思路与技术支撑。


原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c06694
2025年6月19日,由海南大学生物医学工程学院的骆清铭院士、生命健康学院的张智红教授与刘征研究员团队发表在《Nature Immunology》期刊上的这项具有里程碑意义的突破性研究,首次系统揭示了肝脏汇管区存在一类独特的巨噬细胞亚群——CX3CR1+CD63+巨噬细胞(LPAMs)。通过结合三维介观成像、荧光显微光学切片断层成像(fMOST)及单细胞转录组分析等技术,团队首次揭示了汇管区巨噬细胞(LPAMs)的时空动态规律——其沿门静脉形成管状网络,与交感神经末梢建立物理连接,并通过CSF1R信号维持生存。更重要的是,该研究阐明了LPAMs在NASH病理进程中的双重保护机制:既通过诱导Treg细胞抑制炎症风暴,又通过神经保护功能维持汇管区微环境稳态。这一发现不仅填补了肝脏免疫学的基础理论空白,更为代谢性肝病的治疗提供了全新思路。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41590-025-02190-y
2025年7月2日,海南大学和华中科技大学的骆清铭院士/龚辉教授及美国加州大学洛杉矶分校董红卫教授团队在Nature上发表了题为“A mouse brain stereotaxic topographic atlas with isotropic 1 μm resolution”的研究性论文。本研究发展了对完整小鼠脑进行尼氏染色和树脂固定的方法,利用骆清铭研究团队自主研发的显微光学切片断层成像MOST技术,获取了亚微米分辨的小鼠全脑细胞构筑图像,包括14,000张冠状切面、11,400张矢状切面和9,000张水平切面,三个标准解剖方位断面图像的数量都比传统解剖图谱高2个数量级,均能清晰分辨脑内单个细胞和组织特征。通过结合细胞构筑、免疫组化、原位杂交、神经环路以及特定基因型神经元分布等不同标记策略所得图像,该团队首次构建了各向同性1微米分辨率的三维小鼠脑参考图谱(STAM),划分并标注了916个脑区的三维形貌,其中新命名脑亚区236个。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09211-8
2025年7月10日,《Cell》期刊发表了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)联合华中科技大学苏州脑空间信息研究院等团队的题为《Single-neuron projectomes of macaque prefrontal cortex reveal refined axon targeting and arborization》的研究论文。本研究首次在单神经元水平上系统重构了猕猴前额叶的全脑连接网络,揭示了猕猴前额叶神经元在大脑中的连接规律。同时,本研究通过将猕猴与小鼠的前额叶单神经元投射图谱进行比较,发现灵长类神经元具有高度精细化的结构特点,为深入解析灵长类复杂认知功能的神经机制提供了理论基础,对于启发新一代人工智能具有重要意义。


2025年7月23日,临港实验室殷宪振团队与中国科学院上海药物研究所张继稳、张小川团队合作在Science Advances上发表了题为“Construction of a whole-brain panorama for gliomavasculature reveals tumor heterogeneity andblood-brain barrier disruption”的研究性论文。本位通过构建不同阶段脑胶质瘤的亚微米级高精度3D图谱,实现全脑尺度肿瘤血管系统与细胞构筑的3D可视化,重点解析肿瘤血管病理重塑特征、血脑屏障通透性动态变化及纳米粒子-肿瘤微环境交互关系,从而为阐释肿瘤微环境与药物递送系统的互作关系提供清晰、直观的认识。


原文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw8330
2025年7月23日,海南大学、华中科技大学苏州脑科学研究所龚辉和李向宁教授团队在Front Aging Neurosci上发表了题为“Vulnerability of long-range inputome of basal forebrain in normal aging mice”的研究性论文。该研究团队将病毒示踪和fMOST技术相结合,对正常小鼠衰老过程中基底前脑(BF)、海马(Hip)和内侧前额叶皮质(mPFC)的全脑输入进行了定量分析。长时程输入研究表明,基底前脑(BF)的斜角带核(NDB)区域易受损,特别是vCA3-NDB神经环路的连接强度显著减弱,这一现象可能与决策功能相关。通过对基底前脑各亚区三维连续数据的对比分析,发现衰老导致各区域与嗅觉区(OLF)之间的连接强度呈现拓扑关系依赖性减弱,该变化可能与学习记忆功能相关。这些研究成果为正常衰老过程中基底前脑环路选择性易损机制提供了解剖学基础,并为今后研究年龄相关认知衰退的治疗策略提供了新视角。


原文链接:https://doi.org/10.3389/fnagi.2025.1573906
2025年8月14日,空军军医大学蔡国洪团队在Cancers上发表了题为“High-Resolution Quantitative Reconstruction of Microvascular Architectures in Mouse Hepatocellular Carcinoma Models ”的研究性论文。该研究团队采用fMOST成像技术,对正常和Akt / ras诱导的肝细胞癌(HCC)模型小鼠肝脏中的三维微血管结构进行了分析。结果表明HCC组织中血管系统出现紊乱、受压状态,其中门静脉(pv)——而非肝动脉(HAs)——成为弥漫性肝癌的主要供血通道。此外,肝硬化和肿瘤组织中的肝窦网络被破坏,其表现为密度降低和血管半径增大。这些发现挑战了"肝动脉主导肝癌血流"的传统观点,可能解释经肝动脉化疗栓塞术(TACE)在弥漫性肝癌疗效有限的原因。该研究以高分辨率解析了肝脏血管系统的解剖特征,为改进肿瘤靶向治疗策略提供了理论基础。


原文链接:https://doi.org/10.3390/cancers17162653
2025年8月18日,来自陆军军医大学(第三军医大学)西南医院脑胶质瘤医学研究中心卞修武院士团队(病理科)联合冯华教授团队(神经外科)和无锡第904医院神经外科王玉海教授,合作在Cancer Cell杂志在线发表了题为Long-range Cholinergic Input Promotes Glioblastoma Progression的研究论文。在绘制神经元-胶质瘤细胞全脑连接图谱的基础上,团队首次在环路层面系统揭示了远距离胆碱能神经元调控对GBM进展的影响,以及不同神经递质对GBM进展的作用与机制,并发现东莨菪碱抗GBM作用(“老药新用”),同时警示乙酰胆碱酯酶抑制剂可能具有加速GBM进展的风险,为“癌症神经科学”(Cancer Neuroscience)提供了崭新认识和研究范式。


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.07.024
2025年8月29日,浙江中医药大学陈忠教授团队与海南大学骆清铭院士团队合作,在Nature Communications 期刊上发表了题为 :A whole-brain male mouse atlas of long-range inputs to histaminergic neurons的研究论文。该研究利用狂犬病毒单突触逆行示踪结合高分辨率fMOST成像,首次在全脑范围内、单细胞分辨率下,绘制了雄性小鼠组胺能神经元的长程输入图谱,并结合电生理、光纤记录和化学遗传学等实验,解析了关键输入环路对睡眠-觉醒行为的调控作用。这项研究为理解睡眠障碍、情绪障碍等疾病提供了新的解剖和功能基础。


原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63394-2
2025年9月8日,重庆脑与智能科学中心谌小维、重庆医科大学汪萌、陆军军医大学余争平团队在Fundamental Research上发表了题为“Brain-wide atlas of outputs and inputs of mouse auditory cortex revealed by modified viral labeling strategies”的研究性论文。该研究团队创新性地将核定位荧光标记融入逆行与单突触顺行病毒追踪策略,结合fMOST技术,实现了对小鼠听觉皮层(ACx)输入 - 输出关系的精准定位,为解决传统方法的技术瓶颈提供了全新方案。此前研究认为听觉皮层对初级躯体感觉皮层(SSp)与初级视觉皮层(VISp)这些区域的投射主要集中在 1-3 层,而本研究证实,投射主要局限于第 5 层,1-3 层仅存在稀疏分布;首次发现听觉皮层存在直接投射至胼胝体(CC)的神经元。作为连接左右大脑半球的主要神经束,胼胝体此前未被发现与听觉皮层存在直接连接,这一发现为跨半球听觉信息交互机制提供了全新研究方向。


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.fmre.2025.08.014
2025年9月17日,中国科学院遗传与发育生物学研究所吴青峰团队联合北京生命科学研究所曹鹏研究员在Neuron杂志在线发表题为“Identification of a neural basis for energy expenditure in the mouse arcuate hypothalamus”的文章。该研究鉴定了一类位于下丘脑弓状核的GABA能Crabp1神经元,发现它们通过作用于多个下游核团促进能量消耗。这类神经元在寒冷或运动条件下被激活,而在长时间光照下被抑制,将环境和生理信号与代谢稳态紧密联系,为肥胖干预提供了新的潜在靶点。


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.08.021
2025年11月17日,《Neuron》期刊在线发表了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)联合华中科技大学苏州脑空间信息研究院等团队的题为" Integrative analysis of single-neuron projectomes links connectome, transcriptome, and function in the mouse cortex "的研究论文。该研究重构了近2万个覆盖小鼠皮层所有脑区投射神经元的轴突完整形态,提供了迄今为止最大的小鼠单神经元投射图谱数据集,揭示了皮层投射神经元在皮层内联结和皮层下脑区投射的规律,并通过整合分析发现了皮层内部联结与转录组和神经元功能之间的密切关系。


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.10.019
2025年11月19日,海南大学和华中科技大学的骆清铭院士、李向宁教授和李安安教授共同作为通讯作者,在《Nature Communications》期刊在线发表题为Molecularly defined cellular atlas of the entire mouse brain with isotropic single-cell resolution的研究成果。研究团队成功研发了全脑细胞架构解析平台(BrainCAD),该平台整合了转基因小鼠模型与荧光显微光学切片断层成像(fMOST)技术,能够以前所未有的清晰度和数据完整性,获取小鼠全脑的连续图像。其成像体素分辨率达到了0.3μm × 0.3μm × 1μm,每套小鼠脑数据包含超过1.1万张完整冠状面图像——这一技术突破不仅能清晰识别脑内所有被标记的单个细胞,还可通过同步获取的细胞构筑参考图像,将目标细胞精准映射到参考脑模板,包括艾伦小鼠脑通用坐标框架(Allen CCF v3)及骆清铭团队发表于《NATURE》的小鼠三维立体定位图谱(STAM),为全球科研人员提供了统一、精准的研究参照体系。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-65238-5
2025年12月15日,北京大学IDG麦戈文脑科学研究所、心理与认知科学学院、北大-清华生命科学联合中心王征实验室与海南大学骆清铭团队、浙江工业大学先进技术研究院(前沿交叉科学研究院)冯远静团队合作,在《Advanced Science》在线发表题为“Convergent and Divergent Connectivity Patterns of the Arcuate Fasciculus in Macaques and Humans”的学术论文。该研究发展了猕猴大脑细胞类型特异的病毒标记技术、单神经元示踪的荧光显微光学切片断层成像技术(fluorescence micro-optical sectioning tomography, fMOST),整合11.7T 超高场弥散磁共振成像的全脑纤维束成像技术,实现了多尺度的猕猴弓状束全脑精细示踪成像。与此同时,利用人类大脑7.0T扩散磁共振影像数据构建弓状束全脑连接图,使用谱嵌入分析(spectral embedding analysis)方法开展跨物种连接组学量化比较。图1展示了整个课题设计思路和实验流程。


原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202514352
2025
/
12-31
所属分类:
学术进展
相关资讯—