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让窥探体内活细胞成为可能,晶格层光显微术

阅读人数:23 发布时间:2019/11/21 15:10:36

 生物科学研究极大地依赖于显微成像技术,对生命体进行显微成像研究需要同时面对空间分辨率、时间分辨率、光毒性和成像深度四个问题,往往会顾此失彼。如今,将两种成像技术——其中一种被天文学家所用——结合起来的显微镜使研究人员得以捕捉生物体内活细胞的三维视频。

 

 

该方法解决了长期存在的在活体组织内对细胞成像问题。带领团队研发上述设备的美国霍华德·休斯医学研究所珍妮莉娅法姆研究学院物理学家Eric Betzig介绍说,由于光线与不同形状和物质相互作用的方式不同,试图获得位于“邻居”旁边的某个细胞的画面就像在一袋大理石中搜寻目标。为产生清晰图像,传统显微镜通常将观察对象分离出来并将其放在载玻片上,或者用可能产生伤害的光线“轰炸”它们。

 

不过,Betzig表示,单独观察载片上的细胞就像到动物园里研究狮子的行为。其团队的技术则能让研究人员在细胞的自然“栖息地”观察它们。Betzig和同事在日前出版的《科学》杂志上报告了这一成果。

 

 

 

为避免细胞周围环境扭曲视线,研究人员采用了适应性光学仪器。他们的技术基于一种通常被用于校正天文图像的方法,并且发射穿过目标组织的激光。比较光束穿过物质前后的表现,使显微镜得以克服失真问题并且校正图像。

晶格层光显微术可以用不到1秒时间取得一个活体影像,而且可以研究整个细胞分裂的过程(大约20几分钟)

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为产生位于一群细胞中的免疫细胞的视频,Betzig和同事避免了传统显微镜采用的强光,因为这会损伤或者杀死活细胞。相反,该团队利用了一种被称为晶格层光显微镜的技术。该技术通过让一薄层光线以很高的速度上下通过活体组织,实现细胞损伤的最小化。

有了这项技术,研究人员可窥探生物体内部,以此前从未见过的分辨率捕捉三维状态下的细胞互动。虽然Betzig的现有装置占据了3米长的桌子,但其团队正努力让它变得更小,并且对用户更加友好。

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