器官和组织的三维 (3D) 成像至关重要，因为它可以提供细胞层面的重要结构信息。3D 成像能够精确地显示组织，还有助于识别病理状况。然而，要成功实现 3D 成像，需要满足特定的先决条件，包括准备“透明”组织样本(通过去除脂质等光散射成分使生物标本透明，以便全面显示内部结构)、利用荧光团和采用适当的成像技术。选择性平面照明显微镜 (SPIM) 是一种光片荧光显微镜 (LSFM)，它是一种 3D 成像技术，利用薄光片照亮透明组织。
组织透明化技术的重大进步促进了其在生物医学成像中的广泛应用。然而，由于成本高、复杂性高，LSFM 系统面临着可用性挑战。为了解决这个问题，日本顺天堂大学的一组研究人员，包括副教授 Kohei Otomo、Takaki Omura 先生和 Etsuo A. Susaki 教授，开发了一种创新的低成本 LSFM，称为 descSPIM——用于透明标本的台式 SPIM。他们优化了显微镜的设计，以快速成像透明的组织样本，并通过动物研究验证了其作为成像工具的实用性。他们的研究结果于 2024 年 6 月 12 日发表在《自然通讯》第 15 卷上。
通讯作者 Susaki 在解释 descSPIM 开发动机时表示：“尽管组织透明化技术取得了进步，但 LSFM 对许多终端用户来说仍然过于昂贵。当我意识到这个瓶颈时，我想开发一种价格合理且性能足够的光片显微镜，以提高生物医学研究的可及性。”该团队开发 descSPIM 显微镜系统时注重降低成本，将价格降至约 20,000 至 50,000 美元之间。他们还采用了一种简单的设计，组装和操作所需的专业知识较少。
研究人员还采用了许多独特的功能，例如利用玻璃比色皿代替培养基室，以及在成像过程中采用两阶段同步过程。此外，捕获光学数据并将其转换为图像的机制也得到了简化，从而大大减少了成像所需的总体时间。
此外，研究人员还验证了 descSPIM 在多个透明组织和器官的 3D 可视化中的应用。descSPIM 成功对转基因小鼠的全脑样本进行了体积成像，从而能够以细胞分辨率可视化神经元结构和分布。在癌细胞系衍生的异种移植 (CDX) 模型中，descSPIM 能够对整个肿瘤肿块进行 3D 成像，从而有助于可视化肿瘤组织内的药物分布。此外，descSPIM 还用于生成用荧光染料染色的厚肿瘤切片的 3D 图像，模仿标准的苏木精-伊红 (HE) 染色。虽然临床病理检查的分辨率相对较低，但它展示了 descSPIM 在未来诊断应用中的潜力。
该团队将 descSPIM 的设计开源，以促进广泛的学术传播。“商业显微镜系统通常设计为黑匣子，用户不知道其内部机制。 然而，descSPIM 的易用设计和开源性质代表了对这一规范的背离。其用户友好的结构和开源性质营造了一种有利于开发先锋成像技术的协作环境，”该研究的第一作者 Otomo 解释道。