Label-Free:代谢组学的未来成像

脑部肿瘤的研究使用大脑的实时成像生活疾病模型阐明疾病的机制是至关重要的。它也是必不可少的治疗目标的发现小说发展的干预策略。这类研究需要完整的描述使用multi-omics健康和疾病的表型分析,结合基因组学、转录组、蛋白质组学和代谢组学。

代谢组学的科学研究是涉及代谢的生化过程。这些过程是高度动态的,因此,可以构成挑战科学家想要观察和测量这些变化。尽管是最大的一个新兴领域的生命科学和强烈的投资研究的焦点,成像的代谢组和代谢组学的发现生物标志物指示病理仍是一个技术挑战。

荧光染料可以定义结构是有效的,但他们在实验室和临床使用是有限的,尤其对于生活成像。获得有意义的活细胞荧光显微镜数据是具有挑战性的photodamage需要最小化,同时保留一个有用的信噪比。一个合适的环境也需要维持细胞和组织复制生理细胞动力学。因此越来越多的使用趋势label-free多光子成像。

为什么我们需要可调检测吗

SP8深在活的有机体内Explorer(潜水)显微镜系统是第一个与光谱可调non-descanned多光子显微镜检测(4调整)。多光子显微镜(MP),通常也称为双光子显微镜,使用红外(IR)。它有一个巨大的优势是能够渗透到样品- 1毫米和超越(取决于组织的性质),减少光毒性的,能够激发不仅经典荧光标签还固有荧光等烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)。此外,国会议员的内在confocality z-sectioning激发过程提供了改善。这些好处让议员显微镜的首选工具在活的有机体内成像。

4优化能力SP8潜水人员提供可视化的灵活性样本多色(图1)。此外,一个变量的引入光束扩展器(VBE)允许用户选择最佳分辨率和最佳深度为了达到最高的分辨率和渗透深度超过1毫米,使这个理想深入厚可视化的工具,生活样本(图2)。

图1:4调整使新染料组合:五彩纸屑小鼠小肠。细胞谱系的示踪剂。青色:CFP,格林:GFP,黄色:YFP,红色:招标书。结肠癌的研究。信贷:Jasco van Rheenen教授,荷兰癌症研究所、阿姆斯特丹(荷兰)。³

图2:老鼠大脑,转基因和暂时性的标记。不同类型的神经细胞所示绿色(小胶质细胞,GFP),黄色(神经元,YFP),蓝色(星形胶质细胞,sulforhodamine)和血液系统所示红色(Alexa680-dextran)。信贷:凯文·开普勒,:光学显微镜设施,DZNE波恩(德国)。³

心血管病研究所的托马斯•Mathivet博士在巴黎,法国,使用在活的有机体内大脑成像的心血管系统调查的方法治疗血管损伤的治疗疾病,如中风,脑部肿瘤神经胶质瘤。¹他说,“在我之前的实验室,使用另一个解决方案,需要定期更换过滤器,我们被限制。与我们正在所有的新模型,这需要五六个不同的渠道可视化同时,使用过滤器不再是可行的。我们不能一起图像所有这些信息,这是一个遗憾。潜水系统4曲子真的改变了我们可以看到什么。基本上,我们可以缩小窗口10到20 nm那些神奇的可调探测器图像,例如,大脑彩虹鼠标,将绿色荧光蛋白,黄色荧光蛋白、红色荧光蛋白和青色荧光蛋白。”

这部电影赢得的

不仅议员成像提供了光谱和灰度信息的样本,但是,当结合荧光显微镜(这部电影),一生可以获得额外的对比。这部电影是一个产生一个图像的成像技术基于荧光团的时间花在兴奋状态。在这部电影中,荧光团的生命周期信号,而不是它的强度,用于确定每个像素的对比计算和表示数字图像。

荧光团的荧光寿命取决于微环境,更重要的是,它是独立于荧光团的浓度。因此,荧光寿命是功能成像方法的选择,因为它可以用于在化学传感测量,如分子环境pH值的地方。这部电影可以应用结合多光子成像技术来研究代谢过程或遵循氧化应激而不需要标签通过分析NADH的固有荧光,维生素和其他关键生物代数余子式(图3)。⁴


在哺乳动物细胞自体荧光non-physiological条件(pH值8.5)。信号与NAD / NADH内生池的变化。氧化应激的发展读取荧光寿命的减少。原始图像大小:512 x 512像素。颜色条规模(一生):ns。双光子图像采集执行SP8潜水和SP8猎鹰。来源:徕卡。

SP8猎鹰(快速寿命对比)系统是一个完全集成的徕卡电影的解决方案,使这部电影在高速度。使用这种仪器,复杂的电影的实验研究和跟踪高度动态的细胞生理学在活细胞生命科学家每天访问。

未来的显示荧光显微镜

荧光显微镜承诺持续的进步使我们能够看到和理解更多关于细胞和组织的功能在实时和深入。这样的成像系统越来越广泛应用于生命科学、预计研究使用荧光显微镜将继续揭示小说功能信息,技术成为一个标准的工具通常用于代谢组学过程和细胞微环境进行调查。这将最终为我们提供我们所需要的知识和理解来改善人类健康和创造新的治疗方法和创新治疗人类疾病的方法。

引用:

1。徕卡的微系统。托马斯博士聊天Mathivet体内心血管成像的大脑。https://www.youtube.com/watch?v = uHMQURw1ges(2019年12月访问)。

2。LAJ阿尔瓦雷斯,Widzgowski B, Ossato G, van den Broek G, Jalink K, Kuschel L, Roberti MJ,赫克特f .应用注:SP8猎鹰:荧光寿命成像中一个新颖的概念使video-rate共焦这部电影。自然方法;2019年。https://www.nature.com/magazine assets/d42473 - 019 - 00261 - x/d42473 - 019 - 00261 - x.pdf(2019年11月访问)。

3所示。徕卡的微系统。SP8潜水,在体内深处的探险家。访问https://downloads.leica-microsystems.com/Leica%20SP8%20DIVE/Brochures/SP8_DIVE_Brochure_Web_EN.pdf(2019年12月)。

4所示。Stringari C, Cinquin Cinquin O, Digman妈,多诺万PJ,格拉顿大肠相量一生荧光显微镜方法区分不同的生殖细胞在活组织的代谢状态。《美国国家科学院刊a . 2011; 108 (33): 13582 - 13587。doi: 10.1073 / pnas.1108161108。