细胞显微镜的进步

我们都知道,眼见为实。这使得科学家们早在1658年与显微镜图像细胞。¹此后,显微镜大大现代化,已经成为一个无处不在的工具在细胞生物学实验室使用荧光和3 d显微镜。

看到更多更加自信意味着什么?它肯定看起来像有一个推动能够看到更多的最新进展在细胞成像。它也看起来像数量可以结合质量:显微镜可以看到工具以惊人的精度更高的分辨率以获得更多信息,更重要的是,在活细胞最小扰动。科学家现在可以经常想象个人细胞器,地图染色体位点的运动,机械力,和图像细胞连续天高通量的方式。请继续阅读,了解五个关键细胞显微镜的进步理解领域的移动!

1。布里渊显微镜

布里渊显微镜是一种非侵入性、label-free方法可以探测生物样品的粘弹性性质与3 d衍射极限的分辨率。²它的优势是联系免费的,不同于原子力显微镜。细胞和组织的机械性能通常是改变在急性病变组织,因此兴趣对病态的理解机制。布里渊光散射围绕与自发光的相互作用,热诱导密度波动。机械性能,如硬度,可以推断出从光谱散射光的频率变化。²这使得许多类型的生物测量,如3 d整个细胞的胞内生物力学属性的映射,³3 d或肠道瀑样的成像。²然而,仍然需要解决的挑战与这个显微镜技术,和数据需要特别小心的解释,有人认为,布里渊测量主要是水化而不是刚度的影响。⁴

2。CRISPR-labeled荧光成像技术

CRISPR无疑彻底改变了基因编辑和规章草案,并在这一过程中,它还促进了细胞的显微镜。团体已经用它来标签定义染色体位点图像的3 d结构基因在活细胞中,⁵而不是传统的原位杂交研究,只有固定的细胞图像。使用Cas9结合工程单导RNA (sgRNA)支架组荧光蛋白结合,马等人最近实现同步成像的六个人活细胞中染色体位点,技术他们叫CRISPRainbow。原则上,他们解释说,只是增加一个颜色CRISPRainbow会增加同时live-cell检测的基因位点的数量为15。⁶

3所示。光片显微镜

光片荧光显微镜(LSFM)照明只有薄薄的成像焦平面的样本和检测荧光从这个特定的飞机,从而最大限度地减少失焦荧光光漂白。⁷这意味着生物和细胞的动力学可以观察到,而不需要部分样本。直到最近,该决议不允许亚细胞成像领域的观点足以包含多个细胞。事实上,光学异构性的组织可能会导致畸变,从而很快妥协决议,信号,与成像深度增加。与贝塞尔光束已经取得了进展,lattice-light表但这项技术仍然复杂和昂贵的设置。2019年,张等人描述领域合成的新方法,促进光片的使用更简单的光学。⁸它结合了LSFM和自适应光学,补偿光学扭曲通过改变镜子的形状来创建一个与之对应的相反失真。它需要更少的力量,最大限度地减少成像的光漂白,并允许多种颜色在同一时间在高分辨率。这让刘等人图像内吞作用随着时间的推移,在纳米尺度上通过检测的扩散clathrin-coated坑在人类干细胞瀑样或背尾地区的斑马鱼。⁹它还帮助他们想象与精致的细节细胞器在斑马鱼胚胎发生动态,和3 d细胞神经元迁移,癌症或免疫细胞体内。这一突破性的承诺改变量化亚细胞4 d细胞生物学。

4所示。Holo-tomographic显微镜

Holo-tomographic显微镜定量相显微镜法(HTM)是一个对象的复杂波场编码成一个全息图,并结合旋转扫描的标本。⁹这导致生活的快速三维重建样品的折射率分布的衍射极限分辨率低于光瑞利准则定义的。的关键资产技术是低能量转移到样品,确保光毒性低,允许亚细胞动力学研究而平静的。Scattering-free系统现在已经允许开发的亚细胞的高分辨率成像等个人穿过线粒体融合与分裂周期。使用这种技术,山德士等人的报告首次organellar旋转涉及细胞在有丝分裂重组小鼠胚胎干细胞(制)。有丝分裂前80分钟,他们观察细胞核、核仁,核膜,脂滴和线粒体旋转,这意味着一个潜在的再分配机制的细胞材料部门之前进行额外的研究。¹⁰

5。高本文显微镜

看到更多的并非只有达到高分辨率:它也意味着看到的时间更长。科学家们意识到成像细胞持续很短的时间,或者在离散时间点可以意味着他们错过关键的细胞动力学。这就是为什么系统现在正在开发允许连续成像的样本。一方面,一些显微镜正在开发,这样他们可以集成在孵化器,跟踪2 d细胞不断随着时间的推移,随着他们的成长。同样,一些孵化器设计以便它们包含相机图像任何顺序分析,能够形象多于一个样品在相同的孵化器。另一方面,高吞吐量的系统正在开发中,所以许多细胞化验在孔板可以在长时间学习,为了设计数据丰富的实验。例如,Anastasov等人成长许多球状体由癌症和肿瘤基质细胞成像的14天来量化其增长的不同组合下放疗和化疗。¹¹这么高的内容设置允许他们屏幕大面板的化疗药物,和他们结合辐射,确定长春花碱作为无线电敏化剂这是更有效地减少大小的球状体相比,化验,长春花碱是单独使用。

引用:

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