由慕尼黑亥姆霍兹慕尼黑生物智能研究所 (iBIO) 所长兼慕尼黑大学教授 Ali Ertürk 教授领导的研究人员开发了 MouseMapper，这是一套由基础模型提供支持的深度学习算法，可以分析全身生物成像数据。
该系统可以自动识别 31 种器官和组织类型，同时绘制全身的神经和免疫细胞图谱，使科学家能够同时研究完整小鼠的多个器官系统。
该研究的共同第一作者 Ying Chen 表示：“MouseMapper 建立在基础模型的基础上，这意味着它的泛化能力远远超出了最初训练的数据范围。”
MouseMapper Uses AI and Light-Sheet Microscopy
为了生成全身图，科学家们用荧光标记标记了小鼠的神经和免疫细胞，这些荧光标记可以在显微镜下检测到。然后，他们应用组织透明技术，使动物变得透明而不破坏荧光信号，使研究人员能够在完整的身体深处进行成像。
该团队使用先进的光片显微镜生成整个小鼠的详细三维图像。生成的数据集包含不同器官和组织的数千万个细胞结构。 MouseMapper 自动分析图像，识别神经、免疫细胞簇和整个身体的解剖区域。
这种方法使研究人员能够查明组织（包括脂肪、肌肉、肝脏和周围神经）中出现炎症和结构损伤的位置，而无需提前选择特定区域。
Obesity Damages Nerves and Alters Immune Activity
为了研究与肥胖相关的变化，科学家们给小鼠喂食高脂肪饮食，这种饮食会产生与人类相似的肥胖和代谢功能障碍。 MouseMapper 揭示了全身免疫细胞组织和神经结构的广泛破坏。
最重要的发现之一涉及三叉神经，这是一种负责感觉和运动控制的主要面部神经。在肥胖小鼠中，这些感觉神经的分支和末梢要少得多，表明神经功能受损。行为测试还表明，肥胖小鼠对感觉刺激的反应不如瘦小鼠，这将结构损伤与感觉功能下降联系起来。
研究人员随后分析了三叉神经节，其中包含面部感觉神经元的细胞体。利用空间蛋白质组学，他们确定了与神经重塑和炎症相关的分子变化。在肥胖者的三叉神经组织中也发现了许多相同的分子特征，这表明在小鼠中观察到的神经改变也可能发生在人类身上。
Human Tissue Confirms Obesity-Linked Nerve Changes
“我们揭示了三叉神经节及其面部分支中以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到了保存。这种发现根本无法通过一次研究一个器官而得出，”慕尼黑亥姆霍兹糖尿病和癌症研究所 (IDC) 的高级科学家、该研究的第一作者 Doris Kaltenecker 博士说。
除了肥胖之外，研究人员相信 MouseMapper 还可以改善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。与早期专注于选定组织或器官的方法不同，MouseMapper 提供了一个集成的全身分析平台，能够定位整个生物体的疾病“热点”。
该团队还在网上公开了全身数据集，使世界各地的研究人员能够研究跨组织和器官系统与肥胖相关的变化。
“我们的目标是创建一个全面的框架，以了解疾病如何影响作为一个相互关联的系统的身体，”Ali Ertürk 说。 “我们的长期愿景是构建真正真实的健康和疾病小鼠数字双胞胎：我们可以查询、干扰和筛选的细胞级图谱in silico计算上。这将使我们能够查明疾病引起的最早变化，设计干预措施来预防它们，并加速新疗法的发现，同时减少我们需要进行的物理实验的数量。”
参考文献：“深度学习框架揭示了细胞水平的全身扰动”，作者：Doris Kaltenecker、Izabela Horvath、Rami Al-Maskari、Ying Chen、Zeynep Ilgin Kolabas、Luciano Hoeher、Mihail Todorov、David-Paul Minde、Saketh Kapoor、Sena Gül Turhan、Louis B. Kuemmerle、Hanno Steinke、Tim Wohlgemuth、Mayar Ali， Florian Kofler、Pauline Morigny、Julia Geppert、Denise Jeridi、Bastian Wittmann、Jie Luo、Suprosanna Shit、Carolina Cigankova、Victor Miro Kolenic、Nilsu Gür、Eren Aydeniz、Alara Yücecan、Melissa Ertürk、Laurent H. A. Simons、Chenchen Pan、Marie Piraud、Daniel Rueckert、Maria Rohm、Farida Hellal、Markus Elsner、Harsharan Singh Bhatia、Ingo Bechmann、Bjoern H. Menze、Stephan Herzig、Johannes Christian Paetzold、Mauricio Berriel Diaz 和 Ali Ertürk，2026 年 5 月 20 日，Nature。
DOI: 10.1038/s41586-026-10535-2