门头沟Nature:新技巧让细胞搭上3D快车

大家好，这里是老上光显微镜知识课堂，在这里你可以学到所有关于显微镜知识，好的，请看下面文章： 近日来自霍华德 休斯医学院Janelia Farm Research研讨所的科学家们开辟了一种新型显微镜技巧，并应用这一技巧中在单个活细胞中获得了高分辩率的三维（3D）亚细胞影像。研讨人员将这一新技巧定名为“贝塞尔光束平面照显著微镜”（ Bessel beam plane illumination microscopy），这种显微镜将赞助研讨人员比以往更深刻地不雅察活体中的生物过程。相干研讨结果揭橥在3月4日的《天然办法学》（Nature methods）杂志上。

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　　这一研讨小组的负责人是霍华德 休斯医学研讨所的Eric Betzig传授。他从事高分辩显微镜技巧的开辟及研讨工作已跨越30年。“尽管在这30年里取得了飞速的成长，然而因为 量的显微镜技巧都须要对将样本进行切割和固定成像，因而获得的只能是来自逝世细胞的静态图像，从而阻碍了显微镜技巧运用到更普遍的研讨范畴，”Eric Betzig说。

　　早在2006年，Betzig就着手研讨改进活细胞显微镜技巧的新门路。其时他将设计新显微镜技巧的核心放在了冲破空间分辩率的限制上。在不久后，Betzig以及同事Harald Hess就开辟出了一种光敏定位显微镜（PALM），PALM可以用来在10-20纳米规模内不雅察生物图像，相对于电子显微镜有更清楚的比较度。

　　然而PALM与 多半其他显微镜一样，其工作道理是经由过程物镜投射光层使样本曝光，然后再将光线从新积累返回至统一物镜中。这种办法中采取的光线有可能对样品造成毁伤，并导致生成的影像隐约，因而无法对活细胞进行不雅察。

　　2008年，Betzig便致力于霸占这些技巧难题。他想到的一种办法就是应用平面照显著微镜技巧。这一技巧发生于100多年前，平面照明是指照耀光线经由过程样品的侧面而非顶部。要到达这一效应，必需采取两个互相垂直的物镜。“平面照明可使光线接近于样品的核心区域，”Betzig说。

　　尽管其他的研讨人员包含Janelia Farm Research研讨所的工作人员Philipp Keller应用平面照明在数百纳米的规模内获得了多细胞生物体的影像。然而因为光层仍然太厚使得研讨人员无法有用地在数十纳米的规模内对单细胞进行成像。应用平面照明获得的 片的光线仍然存在影像隐约和光毁伤等问题。为了霸占这一难题，Betzig研讨小组应用了贝塞尔光束（Bessel beam）。贝塞尔光束是物理学家们在20世纪80年月末发明的一种特异的无衍射光束，如今被普遍运用在超市的条形码扫描仪中。研讨人员证实应用这种光束扫描样品可发生更薄的光层。

　　此外，Betzig还采取了另一种称为双光子显微镜的策略，这种办法常用于神经科学研讨中对脑组织进行分层成像。双光子显微镜技巧的重要优势之一在于可使微弱曝光的区域生成少少的荧光旌旗灯号。是以当应用双光子技巧时，可在保存贝塞尔光束狭长中间光线的同时削减两侧的配景影像。

　　基于这些策略研讨人员胜利地构建了贝塞尔光束平面照显著微镜。因为贝塞尔光束平面照显著微镜投射超薄的光层经由过程样本，移动经由过程超薄光层的样本形成每一层的图像。贝塞尔光束平面照显著微镜不会隐约光线，是以使样品的影像更为清楚锋利，而没有平日的配景影像。不雅察停止后，完成的样品还可以持续存活发展。贝塞尔光束平面照显著微镜还因应用超薄层光（thin slices of light）“扫描”样品，而非全体聚焦全部样品，因而将光线造成的毁伤最小化并有助于延续样品的性命。全部不雅测进程异常敏捷，在一秒钟的时光内研讨人员就可获得200个具体的影像，并在1-10秒钟内生成由数百张二维影像组合形成的分辩率为0.3 μm的无与伦比的三维图像。

　　在Janelia Farm的研讨人员看来，贝塞尔光束平面照显著微镜的出生对于基本研讨和显微技巧而言都是一个主要冲破。因为它不仅比现有的显微技巧加倍强有力，并且为生物学家研讨完全生物体系供给了锋利兵器。Betzig强调说，贝塞尔光束平面照显著微镜对于发育生物学研讨和不雅察细胞的三维构造特殊有价值，科学家藉此可以获得以往弗成能获得的图像，是以它必将拓展人类科学研讨的才能。（生物通 ）

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