为深入洞察组织空间结构与分子构成，研究人员积极探索高分辨率 3D 组织学技术，这一探索对多领域发展意义重大。RNAscope ISH 技术能够在完整组织原位实现单个细胞中单个 RNA 的可视化，该技术不仅能维持组织微环境，还可提供空间表达相关信息，具备多重分析高灵敏、稳定可靠且操作简便的优势。

 

 

ChinaBio生物医药投融资大会了解到，传统生物学研究多局限于二维层面认识组织与细胞，犹如依靠平面地图难以全面感知真实立体结构及分子组成。如今，高分辨率 3D 组织分析技术使我们得以从三维视角深度探究组织微观世界，了解细胞间相互作用及组织动态变化，这对揭示生命奥秘、攻克各类疾病至关重要。

 

当前，肿瘤检测面临挑战。传统组织活检对组织采样的要求影响评估准确性，制约手术切除效率与精度；超声成像、CT、MRI 等传统成像技术虽有助于观察组织，但对微观结构和分子特征了解不足。心血管疾病、神经科学、免疫学等领域同样急需先进技术深入研究组织与细胞奥秘，推动疾病诊断、治疗及预防。Chromium X 将单细胞研究提升至新高度，欢迎深入了解 10X Genomics 单细胞多组学分析技术资料 >> 领 取

 

为突破困境，北京大学第三医院等机构的研究人员展开深入探索，对高分辨率 3D 组织学技术进行全面系统研究，相关成果发表于《Molecular Cancer》杂志，为生物医学领域带来新希望。

 

研究运用了多种关键技术方法。ChinaBio生物医药投融资大会了解到，成像技术方面，采用光学显微镜（如共聚焦显微镜、多光子显微镜、光片荧光显微镜等）、电子显微镜（扫描电子显微镜、透射电子显微镜等）及临床成像技术（CT、MRI、超声成像等），从不同角度、分辨率观察组织，提供丰富图像信息。空间组学技术也是重要手段，涵盖空间转录组学、空间表观基因组学、空间基因组学、空间蛋白质组学和空间代谢组学等，可在保留组织空间结构基础上分析生物分子分布及相互关系。ChinaBio生物医药投融资大会了解到，运用计算方法处理分析大量实验数据，借助 3D 组织重建技术（如生物打印、3D 细胞培养等）构建研究组织模型。广告 Hyperion™组织质谱成像系统颠覆传统，助力全面系统分析组织内复杂细胞表型及其相互关系，提供新型成像分析方案。欢迎索取详细技术资料。

 

研究成果涵盖多个重要方面：

3D 组织学技术的全面解析：研究人员详细回顾 3D 组织学发展历程，梳理关键里程碑事件，对其进行系统分类，深入探讨显微镜成像、断层扫描方法、单细胞和空间组学、计算方法以及 3D 组织重建（如 3D 培养和球体）等各类技术的核心原理、优势及局限性。

 

多领域的广泛应用

肿瘤学：单细胞 3D 组织学为肿瘤研究开拓全新视角。借助该技术，研究人员可深入探究肿瘤与微环境的复杂相互作用，了解肿瘤细胞异质性、肿瘤血管生成机制等。例如，运用空间转录组学方法 Open – ST，能在肿瘤 / 淋巴结边界揭示空间组织的细胞状态和生物标志物，这对理解癌症转移极为关键；利用多重数字空间分析技术（mplxDSP）剖析胰腺癌肿瘤微环境，发现癌症相关成纤维细胞（TAFs）和免疫细胞独特基因表达模式，为免疫治疗提供潜在靶点和预后标志物 12。

 

心血管病学：该技术助力绘制成人人类心脏单细胞分辨率图谱，揭示心脏不同区域细胞异质性及独特免疫、血管和心肌细胞网络。通过研究心脏疾病，发现与心力衰竭相关的细胞特异性转录变化，以及机械敏感基因在心肌梗死后左心室重构中的关键作用。此外，3D 成像技术在评估冠心病、心脏瓣膜病、血管病变等心血管疾病方面发挥重要作用，为诊断和治疗提供详细结构和功能信息 34。

 

神经科学：在神经科学领域，3D 组织学和空间多组学技术发展使研究人员能深入了解大脑细胞类型、基因调控和组织结构。例如，运用 HybISS 技术研究人类和小鼠大脑组织，提高 RNA 转录本检测精度，有助于揭示大脑不同区域复杂结构和功能；构建的 DNA 甲基化图谱和细胞类型图谱，为理解神经元多样性、空间组织和大脑发育提供重要线索。在研究阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病方面也取得重要进展，通过高分辨率技术手段揭示疾病相关细胞和分子变化 56。

 

免疫学：单细胞 3D 组织学为免疫学研究带来突破。借助该技术可详细剖析免疫反应机制，包括疫苗接种后免疫反应、免疫细胞在肿瘤微环境中的行为等。例如，空间 CITE – seq 技术能在细胞分辨率下共定位高维度蛋白质表达和全转录组，揭示扁桃体生发中心反应和 COVID – 19 mRNA 疫苗接种后皮肤早期免疫反应；通过研究自身免疫疾病、感染性疾病和移植免疫等领域，进一步加深对免疫细胞与组织相互作用的理解，为开发更有效免疫治疗方法提供依据 78。

 

发育生物学：该技术为发育生物学研究提供全新视角，助力深入了解器官发生、胚胎发育和组织形态发生等过程。通过研究人类和小鼠胚胎，绘制详细单细胞转录组图谱和空间转录组图谱，揭示细胞多样性、空间结构和调控机制在早期器官形成中的作用。例如，研究小鼠胚胎发育发现不同器官发育关键分子机制和细胞间相互作用，为器官工程和再生医学提供重要理论基础 910。

 

再生医学：3D 组织学与单细胞基因组技术结合，为再生医学研究提供有力支持。在神经、肾脏、心脏和免疫系统等方面研究中，研究人员能够绘制细胞群体、识别转录动态变化，并揭示组织再生能力。例如，研究蝾螈端脑揭示神经发生和脑再生机制，为神经系统疾病治疗提供新思路；研究人类肾脏发现肾脏疾病进展潜在治疗靶点，为肾脏疾病治疗指明新方向 1112。

 

技术挑战与未来展望：尽管高分辨率 3D 组织学技术取得显著进展，但仍面临成本高昂、技术稳定性有待提升、缺乏标准化实验设计和数据分析方法等挑战。针对这些问题，研究人员提出增加资金支持、加强技术研发和标准化建设等应对策略。同时，对未来技术发展进行展望，如开发更先进成像设备和技术、整合多模态成像技术、应用人工智能和机器学习技术等，这些有望推动高分辨率 3D 组织学技术进一步发展，为生物医学研究和临床实践带来更多突破 1314。

 

综上，这项关于高分辨率 3D 组织学的研究成果意义非凡。它为深入理解生物组织结构与功能提供有力工具，在多个生物医学领域取得重要突破，为疾病诊断、治疗和预防提供新策略与靶点。随着技术不断发展完善，高分辨率 3D 组织学有望在未来发挥更大作用，推动生物医学领域持续进步，为人类健康带来更多福祉。

 

文章来源：Molecular Cancer 27.7