如何使骨骼生长透明

随着我们的身体在整个童年和青春期成长，我们最终的身高和骨骼的形状在很大程度上取决于生长板——长骨两端的新生长区域，例如手臂、腿、手和脚的区域。这些区域扩大，由它们构成的软骨逐渐硬化成实体组织，从而增加骨骼的长度和宽度。魏茨曼科学研究所的研究人员开发了一种方法，可以首次从三个维度检查生长板的细胞构成。该方法使人们对健康骨骼的生长以及这种生长在侏儒症中可能被破坏的方式有了新的认识。

近一个世纪前，研究骨骼生长的科学家就已经谈到需要关注长骨两端软骨细胞的变化。这些细胞创造了一种模板，后来被矿化的骨组织取代，这些细胞中的偏离可能预示着未来的麻烦。“如果软骨异常，最终会出现异常骨骼——它可能太短、太长或变形，”研究小组负责人、分子遗传学系的 Elazar Zelzer 教授解释说。

然而，还没有有效的方法来跟踪软骨细胞在生长板内经历的过程。检查这些细胞的方法提供了二维图像，让研究人员只能部分了解细胞的体积和空间排列。此外，高分辨率方法产生了详细的图像，但只是生长板的一小部分，因此缺少完整的图片。

Zelzer 实验室的博士生 Sarah Rubin 领导了这项新研究，在该研究中，她和其他科学家创建了一种多步骤方法 3D MAP，用于在三维空间中探索数十万个软骨细胞。首先，科学家们用化学物质处理生长板组织，使其透明，这样他们就可以使用一种称为光片显微镜的技术获得图像。然后，他们将图像切成段，并应用一系列算法来表征每个横截面中的细胞。最后，他们将细胞映射回完整图像，获得整个生长板的高分辨率 3D 地图，显示所有软骨细胞的形状和大小，以及它们的空间方向和组织。

该方法以前所未有的细节显示了生长板内细胞发生的情况，并且已经推翻了先前关于骨骼生长的假设。众所周知，骨骼两端的软骨细胞不断变化，因此“最古老”的软骨细胞——即最接近骨骼中部的软骨细胞——处于转化的最后阶段。在之前的研究中，这些“最古老”的细胞看起来比前一阶段的细胞大近十倍。但是当科学家使用 3D MAP 观察生长板时老鼠，他们发现这种假设的大小跳跃实际上是二维成像失真造成的错觉。相反，细胞大小的增加是相对渐进的，其中大部分发生在细胞转化的下一个阶段。

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