所有器官的细胞活动成像显示全体电路

本期编译精选。

摘要

动物的生存和成长能力，无论是逃离危险、吃一顿饭，还是抗击感染的能力，从全身许多相互作用细胞类型的集体瞬间到运动活动。生理学试图阐明这些跨越器官，细胞类型和时间尺度的细胞相互作用，但由于无法在整个体内同时记录这种时间变化的细胞活性而受到限制。在这里，我们开发了WHOLISTIC(WHole-Organism Live-Imaging System for record Text and IntraCellular活性记录系统）,这是一种在细胞分辨率上将细胞在整个脊椎动物体内的二次规模活性成像的方法。WHOLISTIC推进并整合了体积荧光显微镜，机器学习，以及钙传感器1的泛细胞转基因表达，在幼斑马鱼中被展示出，在成人Danionella cerebrum中可以证明概念。为了获取测量动力学的分子和超结构基质的信息，我们推进了全身扩张显微镜2。在细胞规模上，全体筛查发现了出乎意料的反应，包括对氯胺酮的冷和脑膜反应的胆囊反应。在器官尺度上，WHOLISTIC识别出沿肾上腺的有节奏的行走波。在多器官规模上，它揭示了未知的肌肉协同和肌肉-器官相互作用。在全组织规模上，这个方法捕捉到全体血流由脑质控制再生。在Optogenetics和WHOLISTIC的结合下，大脑-身体相互作用的全视因子分解得以实现。这些进展为系统生物学提供了一个范例，将细胞生理学和机体生理学联系起来，从而能够跨尺度——从基本机制到治疗目标——进行全面的发现。

主要

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（编译自 Nature；原文