约翰斯·霍普金斯医学院的科学家们使用发光化学物质和其他技术，创建了血管和自我更新的“干细胞”的3D地图，这些干细胞在老鼠的头骨中排列并穿透。这张地图提供了血管和干细胞的精确位置，科学家们最终可以用它们来修复伤口，在头骨中生成新的骨骼和组织。

“我们需要看到颅骨内部发生了什么，包括血管和细胞的相对位置，以及它们的组织在受伤和随着时间的推移是如何变化的，”约翰霍普金斯大学医学院生物医学工程教授、颅面和矫形组织工程实验室主任Warren Grayson博士说。他的实验室专注于开发生物材料，并将干细胞移植到颅骨中，以重建丢失的骨组织。

其他科学家已经提供了老鼠颅骨小部分血管和干细胞的地图。约翰霍普金斯大学医学院研究生、论文第一作者Alexandra Rindone说:“然而，更大的头骨图像让我们更好地了解了整个血管系统和不同干细胞类型的分布。”

10月28日发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的这幅新地图，是一幅老鼠头骨顶部的3D视图——它的颅骨由四块相连的颅骨组成。

为了绘制包含数十万细胞的地图，约翰霍普金斯大学的研究人员使用了四种关键技术来确定血管和细胞的位置。

首先，他们使用免疫荧光标记各种血管和干细胞表面的荧光或发光化学物质的分子。

然后，科学家们使用一种化合物，帮助光线穿透头骨而不散射——这种方法被称为光学组织清除。“它使头骨看起来像玻璃，”Rindone说。

为了拍摄3D图像，科学家们使用了一种光片显微镜，这种设备可以以高分辨率和快速的速度拍摄大块组织的图像，但将光漂白降到最低。Rindone说:“当组织长时间暴露在光源下时，这个工具帮助我们避免荧光染料的恶化。”

最后，他们使用计算机软件来识别和分割头骨的三维细胞结构，并重建其空间坐标和体积。Rindone说:“这向我们展示了干细胞和骨细胞的分布以及它们在颅骨中的位置。”

这张地图揭示了以前不为人知的头骨中干细胞所在的位置，尤其是靠近被称为经皮质管的结构的地方，这是一种小通道，穿过颅骨，将颅骨的外层与中间含有骨髓的空洞连接起来。

这项工作做出贡献的科学家还包括中国南方医科大学南方医院的Xiaonan Liu；渥太华大学Stephanie Farhat和Daniel Coutu，以及约翰霍普金斯大学的Alexander perdomo-pantoja、Timothy Witham和Mei Wan.