肥胖对机体的影响远不止体重和代谢异常。它能够改变免疫活性，破坏神经结构，重塑全身组织，显著增加2型糖尿病、心血管疾病、中风、神经病变和癌症等疾病风险。然而，科学家一直缺乏能够在完整生物体水平上高分辨率研究疾病相关变化的工具。

为攻克这一难题，亥姆霍兹慕尼黑生物智能研究所（iBIO）所长、慕尼黑大学教授Ali Ertürk领导的团队开发了MouseMapper——一种基于基础模型的AI框架，利用深度学习算法分析海量全身成像数据集。该系统能够自动识别和分割31个器官和组织类型，同时绘制全身神经和免疫细胞图谱，使研究人员能够在完整小鼠体内同时观察疾病对多个器官系统的影响。

“MouseMapper基于基础模型构建，这意味着它能够泛化到远超原始训练数据范围的应用场景，”研究共同第一作者Ying Chen表示。

透明小鼠与全身成像技术

为了构建身体图谱，研究人员首先使用荧光标记物标记小鼠体内的神经和免疫细胞，这些标记物在显微镜下会发光。随后，他们采用组织透明化方法使小鼠变得透明，同时保留荧光信号，从而无需切割组织即可观察身体深层结构。接着，团队使用先进的光片显微镜捕捉完整小鼠的高分辨率三维图像，这一过程产生了包含数千万个细胞结构的海量数据集。MouseMapper随后自动分析这些图像，识别全身的解剖区域、神经网络和免疫细胞簇。

这种方法使研究人员能够精确定位脂肪组织、肌肉、肝脏和外周神经等器官中出现炎症和组织损伤的具体位置。与以往方法不同，科学家无需事先选择特定研究区域。

肥胖与三叉神经损伤的关联

为探索肥胖如何改变身体，研究人员给小鼠喂食高脂饮食，使其产生与人类相似的肥胖和代谢问题。利用MouseMapper，团队发现全身免疫细胞组织和神经结构出现广泛改变。其中最令人惊讶的发现涉及三叉神经——负责面部感觉和某些运动功能的主要面部神经。

在肥胖小鼠中，这些感觉神经的分支和末梢显著减少，提示神经功能受损。行为测试支持了这一结论：肥胖小鼠对感觉刺激的反应比瘦弱小鼠迟钝。研究人员随后聚焦于包含面部感觉神经元细胞体的三叉神经节，通过空间蛋白质组学分析，他们识别出与炎症和神经重塑相关的分子变化。

重要的是，许多相同的分子特征也在肥胖人群的三叉神经组织中被发现。这表明在小鼠中观察到的神经相关变化也可能发生在人类身上。“我们揭示了三叉神经节及其面部分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类组织中得以保留。这种发现不可能通过一次只研究一个器官而获得，”研究第一作者、亥姆霍兹慕尼黑糖尿病与癌症研究所（IDC）高级科学家Doris Kaltenecker博士表示。

研究复杂疾病的新工具

研究人员认为，MouseMapper可能成为研究同时影响多个器官系统的疾病（包括糖尿病、癌症、神经退行性疾病和自身免疫性疾病）的重要工具。与以往专注于单个组织或器官的方法不同，MouseMapper提供了整合的全身分析系统，能够识别整个生物体中的疾病热点。团队已将全身数据集公开在线发布，供全球研究人员探索肥胖相关器官和组织变化。

“我们的目标是创建一个综合框架，以理解疾病如何作为相互连接的系统影响身体，”Ali Ertürk表示，“我们的长期愿景是构建健康和疾病状态下小鼠的真正数字化孪生：细胞级别的图谱，我们可以在计算机中进行查询、扰动和筛选。这将使我们能够精确定位疾病引起的最早变化，设计干预措施加以预防，并加速新疗法的发现，同时减少需要进行的物理实验数量。”