高光谱3D相干拉曼成像技术：洞察胚胎脂质代谢新利器

本文核心技术亮点

高光谱3D相干拉曼成像（hyper-3D SRS），通过结合相干拉曼散射（SRS）的非线性光学增强、三维层析能力和高光谱化学分辨，首次实现了对胚胎早期发育中脂质代谢异质性的单细胞级、三维动态解析。

胚胎早期发育过程神秘而复杂，脂质代谢在其中起着不可或缺的作用，它关乎能量供应、细胞膜构建以及信号传导等关键环节。然而，长久以来，受技术局限，科学家们在探究胚胎早期脂质代谢时困难重重。传统的脂质分析方法，如质谱分析，具有破坏性，且早期胚胎细胞数量极少，难以满足其样本量需求，就像用大网捞小鱼，收获寥寥。新兴的单细胞技术虽有所进步，但在获取亚细胞水平的脂质动态信息方面仍力不从心，无法深入揭示脂质代谢的精细过程。

研究成果

在这样的困境下，浙江大学Hyeon Jeong Lee（李炫祯）研究员和张进教授合作开发的基于相干拉曼散射显微镜（hyper - 3D SRS）的高光谱3D成像和分析方法，成为了破局的关键。hyper-3D SRS技术的出现，成功攻克了这些难题。它具备高空间分辨率（横向分辨率约为300nm）、3D光学切片（z）和化学键选择性（Ω）成像的强大功能。在研究胚胎脂质时，激光拍频调谐至与脂质C-H振动对应的2800-3050cm^-1范围，聚焦在2900cm^-1（主要对应脂质C-H拉伸振动）能够清晰地呈现胚胎的形态轮廓以及脂质滴（Lipid Droplet，LDs）的分布情况。这就如同给胚胎内部的脂质世界装上了高清摄像头，让原本模糊不清的景象变得一目了然。

技术核心呈现：展示了对小鼠胚胎进行定量脂质滴（LD）分析的三维高光谱相干拉曼成像结果

通过分析3010cm^-1（代表C═CH键）与2900cm^-1等特征峰的强度比，hyper-3D SRS技术还能对单个LDs的不饱和水平进行精确量化。以往的技术难以做到如此精准的测量，而该技术解决了这一关键问题，使研究人员能够深入了解脂质的组成和变化。

hyper - 3D SRS技术的作用

借助hyper - 3D SRS技术，研究人员取得了一系列突破性的发现。首次揭示了胚胎内LDs的不饱和水平存在显著差异，并且发现从卵母细胞到不同发育阶段，LDs的大小、数量和不饱和水平都呈现出特定的动态变化规律。此外，在早衰小鼠模型卵母细胞研究中，该技术帮助研究人员发现了脂质代谢的异常，为评估卵母细胞 / 胚胎质量提供了潜在的生物标志物。

发育动态揭示：聚焦早期胚胎发育中LDs大小和不饱和水平的动态变化，呈现不同发育阶段的3D脂质不饱和水平分布、相关量化数据，以及LD聚集体大小与不饱和水平的相关性。

临床潜力展现：以早衰模型小鼠卵母细胞为研究对象，展示正常和早衰模型卵母细胞受精后的囊胚形成率、3D脂质不饱和水平分布，以及卵母细胞体积、LD大小等量化数据。

这项技术作为研究胚胎中脂质含量、组成和亚细胞分布的无创方法，为胚胎发育过程中的脂质代谢研究提供了宝贵信息。它不仅推动了基础研究的深入发展，让我们对胚胎发育机制有了更深刻的理解，而且在评估卵母细胞和胚胎质量方面展现出巨大的临床应用潜力，有望为生殖医学带来新的突破，帮助更多家庭迎来新生命。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cbmi.4c00055?utm_source=wechat&utm_medium=social&utm_campaign=IC001_ST0001R_T006083_0125_HXL_2025_WeChat_Highlight_Article_&src=IC001_ST0001R_T006083_0125_HXL_2025_WeChat_Highlight_Article_#