ABSTRACT Most diseases involve multiple interconnected physiological systems, but histological evaluation of their pathology is currently limited to small tissue samples. Here, we present wildDISCO, a technology that uses cholesterol extraction to enable deep tissue penetration of standard 150 kDa IgG antibodies in chemically fixed whole mice. Combining wildDISCO with whole mouse clearing, we generate whole-body maps of the nervous, immune, and lymphatic systems and show their close interactions throughout the mouse body. Graphical Abstract Highlights WildDISCO uses new tissue chemistry based on β-cyclodextrin to enable histology in whole mouse bodies using full-size antibodies WildDISCO generates the first whole mouse body atlases for neurons, immune cells, blood and lymph vessels The whole mouse atlases are available online to study the biological systems in health and disease Virtual Reality (VR) exploration of these atlases disentangles complex anatomical structures between organs and biological systems Supplementary Videos can be seen at http://discotechnologies.org/wildDISCO/

Efficient and accurate nanocarrier development for targeted drug delivery is hindered by a lack of methods to analyze its cell-level biodistribution across whole organisms. Here we present Single Cell Precision Nanocarrier Identification (SCP-Nano), an integrated experimental and deep learning pipeline to comprehensively quantify the targeting of nanocarriers throughout the whole mouse body at single-cell resolution. SCP-Nano reveals the tissue distribution patterns of lipid nanoparticles (LNPs) after different injection routes at doses as low as 0.0005 mg kg-1-far below the detection limits of conventional whole body imaging techniques. We demonstrate that intramuscularly injected LNPs carrying SARS-CoV-2 spike mRNA reach heart tissue, leading to proteome changes, suggesting immune activation and blood vessel damage. SCP-Nano generalizes to various types of nanocarriers, including liposomes, polyplexes, DNA origami and adeno-associated viruses (AAVs), revealing that an AAV2 variant transduces adipocytes throughout the body. SCP-Nano enables comprehensive three-dimensional mapping of nanocarrier distribution throughout mouse bodies with high sensitivity and should accelerate the development of precise and safe nanocarrier-based therapeutics.