新的成像方法提供类器官的详细图像
生物医学研究人员开发并使用类器官作为研究人类发育和疾病的工具。这些小型实验室培养的培养物模仿人体器官，提供了组织发育、药物相互作用和其他生化功能的清晰视图，为个性化医疗提供了一种创新方法。
“获得这些微型器官模型的详细3D图像，并仔细观察它们在不同条件或刺激下是如何变化的，可以告诉我们很多关于身体是如何工作的，”佐治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系的Price Gilbert Jr.教授和再生工程和医学主席Shuichi Takayama说。“它可以告诉我们疾病如何发展，或者机械力和某些药物如何改变或影响细胞行为。”
诀窍在于如何获得这些详细的图像。荧光3D显微镜帮助改变了在细胞和亚细胞水平上对类器官的研究——尽管有一些缺点。传统的方法是耗时的，不能充分捕捉这些模型系统的快速，动态，有时不可预测的细胞和组织过程。
现在，佐治亚理工学院的一个研究团队已经建立了一个更好的系统，可以实时快速生成高分辨率的3D图像，提供类器官的定量分析。在Coulter BME助理教授Shu Jia的带领下，他们定制的显微镜可以用单个相机图像重建全面的3D表示。他们在杂志上描述了他们的系统生物传感器和生物电子学。
贾的新系统建立在他实验室不断增长的工作基础上下一代成像系统。传统的3D成像技术依赖于耗时、冗余的扫描技术，这可能会导致细胞受损和图像受损。贾跃亭的团队开创了一种更快的光场系统，能提供更高的分辨率，并将照片损伤降至最低。他们的新系统做到了所有这些，甚至更多。
“这个最新的系统是新颖的，因为它完全是为组织和动物尺度的成像而定制的，”贾说，他在今年早些时候获得了一项研究国家科学基金会颁发的职业生涯奖．“我们在一个光学桌子上从零开始建造一切。”
在新系统中添加混合点扩散功能，使研究人员能够在几毫秒内捕捉到完整类器官的所有动态辉煌，而不是使用传统方法的几分钟甚至几小时。通过单相机图像，贾的系统可以重建样本三维体积的延时观测。
“我们可以一个细胞一个细胞地观察整个类器官，在高空间和时间分辨率下，从多个角度观察外部扰动，或对特定药物的反应，或整体环境的任何变化会发生什么，”贾说。
他说，从他的实验室出来的成像系统有可能改变传统的3D显微镜。
“因为这是一个定制的系统，它非常灵活和适应性，”他补充说。“它适用于类器官，但同样，它也适用于动物模型。我认为我们可以将这种方法扩展到不同的研究领域。我们正在探索许多潜在的合作。”
参考:刘伟，金加，高山，贾山。基于混合点扩散函数的人体类器官傅里叶光场成像。Biosens。Bioelectron。2022; 208:114201。doi:10.1016 / j.bios.2022.114201
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