Adv Sci：“化学相机”透视果蝇睾丸，南通大学于骏等通过无标记拉曼成像首次展示胞质残余体的代谢“零件拆卸流水线”

精子发生是一类受到精密调控、高度复杂的细胞分化过程，在不同物种间进化保守。尽管精子发生中的基础生物学事件已得到充分解析，但调控精原细胞分化的关键代谢通路，以及胞质重塑过程精准的生化调控机制仍尚不明确。

在生殖生物学领域，上述过程常被比作“黑箱”；造成这一局面的部分原因在于睾丸组织细胞构成复杂，且很难在睾丸完整组织结构内开展动态、多组分分析。

黑腹果蝇睾丸是研究生殖细胞分化及其细胞结构的成熟模式体系。在该模型中，从有丝分裂向减数分裂的转换受Bam等因子精细调控。该调控网络发生紊乱会引发精子发生阻滞，并诱发相关病理状态。

此外，个体化复合体（IC）参与果蝇精子形成阶段RB的形成与清除，并沿着精子束向远端迁移。在代谢调控相关研究中，本团队重点研究细胞色素P450酶，这类分子可调控脂质稳态与线粒体功能。研究证实，干扰果蝇Cyp4ae1的表达会引发显著的精原细胞分化阻滞。

分化阻滞形成的生殖细胞聚集体在形态上与正常精子形成过程产生的胞质RB十分相似，提示细胞分化受阻与RB结构形成之间可能存在机制关联。因此，解析这类病理性细胞聚集体的组分与代谢特征，并与正常RB进行对比，对阐明分化失败的代谢基础以及相关男性不育机制至关重要。

然而，相关研究面临重大技术瓶颈。传统组学手段空间分辨率不足，多重检测能力有限，无法在完整组织内部对这些独特三维结构中的各类代谢物、脂质与蛋白质同时进行图谱绘制。受此限制，正常RB以及病变相关细胞聚集体的原位生化特征仍难以阐明，阻碍研究从形态学观察深入至机制层面。

RB与阻滞精原细胞中的氨基酸及维生素组分（图源自

Advanced Science

）

为突破上述局限，本研究建立超多重无标记拉曼成像（SLRI）这一革新性分析平台。“超多重”这一概念最早应用于拉曼成像领域，指通过人工设计拉曼标签或光谱策略实现高多重检测，可同时对20种及以上不同分子通道成像。

SLRI依托振动光谱技术，可直接在未受损伤的组织内构建高分辨率、无标记、依托参考谱约束的二维/三维空间图谱。该技术无需染色与组织切片，能够在原位同时检测蛋白质、脂质以及其他关键代谢物。将SLRI应用于果蝇睾丸研究，本研究首次实现正常精子发生中两阶段RB形成过程的直接可视化及其组分图谱绘制。

同时，利用该平台解析由Cyp4ae1介导、分化阻滞细胞聚集体内部异常代谢重塑。本研究填补关键技术空白，证实SLRI是通用性研究工具，为揭示胞质RB形成以及病理性精原细胞分化阻滞背后的代谢重编程机制提供前所未有的研究手段。

参考消息：https://doi.org/10.1002/advs.76757