河北
肥胖影响的远不止新陈代谢和脂肪储存。它还会改变多个器官系统中的免疫活性、神经结构和组织排列，增加患2型糖尿病、心血管疾病、中风、神经病变和癌症等疾病的风险。然而，尽管存在这些全身性影响，研究人员此前一直缺乏能够在完整生物体内高分辨率地研究全身各处的疾病相关变化的工具。
由亥姆霍兹慕尼黑研究中心生物智能研究所（iBIO）所长、慕尼黑大学（LMU）教授阿里·埃尔图尔克（Ali Ertürk）带领的团队，最近开发了MouseMapper——一套基于基础模型的深度学习算法套件，用于分析全身生物成像数据。该框架可自动分割31种器官和组织类型，同时定量绘制全身神经和免疫细胞图谱，从而能够对完整小鼠进行全面的多系统分析。
“MouseMapper建立在基础模型之上，这意味着它的泛化能力远超最初训练数据所涵盖的范围，”该研究的第一作者之一陈颖（Ying Chen）说，这项研究发表在《自然》（Nature）杂志上。
观察整只透明小鼠的体内
为了绘制全身图谱，研究人员用显微镜下能看到的荧光标记物，给小鼠的神经和免疫细胞做了标记。然后，他们使用组织透明化技术让动物变透明，同时保留荧光信号，这样就能在不破坏身体的情况下，对内部进行深层成像。
利用专门的光片显微镜，研究团队拍下了整只小鼠的高清三维图像，生成了覆盖各器官和组织的数据集，其中包含数千万个细胞结构。随后，MouseMapper 自动分析这些数据，识别出全身的神经、免疫细胞簇和解剖区域。
这样一来，研究人员就能精确判断炎症和结构损伤发生在哪些组织里，比如脂肪、肌肉、肝脏和外周神经。而且无需事先圈定要观察的部位。
从老鼠到人类，关于肥胖的新见解
为了研究肥胖如何重塑身体，研究人员给小鼠喂食高脂饮食，从而诱导出与在人类身上观察到的相似肥胖和代谢功能障碍。应用MouseMapper揭示了全身免疫细胞组织和神经架构的广泛变化。
最引人注目的发现之一是三叉神经（一条负责面部感觉和运动功能的主要面部神经）部分结构的变化。在肥胖小鼠中，这些感觉神经的末端和分支数量大大减少，表明正常神经功能丧失。行为实验进一步表明，与瘦小鼠相比，这些动物对感觉刺激的反应较弱，将结构损伤与感觉功能受损联系起来。
研究人员接着检查了三叉神经节，即包含面部感觉神经元细胞体的结构。利用空间蛋白质组学，他们识别出与神经重塑和炎症相关的分子变化。值得注意的是，在肥胖人群的三叉神经组织中也检测到了许多相同的分子特征，这表明在老鼠身上观察到的与肥胖相关的神经改变也发生在人类身上。
“我们揭示了三叉神经节及其面部支中此前未知的结构和分子变化，并且相同的分子特征在人体组织中得以保留。这种发现绝不可能通过一次只研究一个器官而获得，”亥姆霍兹慕尼黑糖尿病与癌症研究所（IDC）高级科学家、该研究第一作者多丽丝·卡尔特内克尔博士表示。
研究全身性疾病的平台
除了肥胖症之外，研究人员认为MouseMapper可以改变对同时影响多个器官系统的复杂疾病的研究，包括糖尿病、癌症、神经退行性疾病和自身免疫性疾病。与早期专注于特定器官或组织的方法不同，MouseMapper提供了一个整合的全身分析平台，能够识别整个生物体内的疾病“热点”。
该团队已在线公开了全身数据集，使全球科学家能够探索肥胖相关变化在各组织和器官系统中的体现。
“我们想打造一套完整的体系，用来理解疾病如何作为一个相互关联的整体影响身体，”Ertürk表示。“我们的长期愿景是构建小鼠在健康和疾病状态下的高度逼真数字孪生：一种能在电脑里进行查询、干扰和筛选的细胞级图谱。这样我们就能找出疾病引发的最早期变化，设计干预方案来阻止这些变化，加快找到新治疗方法的速度，同时减少要做的实体实验数量。”
更多信息：Doris Kaltenecker 等，《一种深度学习框架揭示细胞层面的全身扰动》，《自然》（2026）。参见：DOI: 10.1038/s41586-026-10535-2
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