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諾貝爾獎獲得者Eric Betzig教授說，“了解一個比賽的規(guī)則需要看到球員的運動”，而對于我們生命科學(xué)研究領(lǐng)域的科學(xué)家來說，了解一個生命體則往往離不開觀察細胞的動態(tài)變化。然而活細胞成像在實際運用時面臨著各種挑戰(zhàn)：

? 活細胞是快速運動的個體，需要足夠高的拍攝速度才能被牢牢捕獲

? 細胞的3D結(jié)構(gòu)對成像技術(shù)的空間分辨率也提出了更高的要求

? 作為一個弱小的基本生命體，活細胞對光的敏感性也成為了一大限制

蔡司Lattice Lightsheet 7以創(chuàng)新型晶格層光技術(shù)（Lattice light sheet），為活細胞成像提供亞細胞分辨率的長時間容積成像，真正對活細胞實現(xiàn)無損、高清、實時多維度成像。

亞細胞動態(tài)追蹤

▲人誘導(dǎo)多能干細胞，mEGFP標記的Lamin B1 (AICS-0013)，樣品由Allen Institute for Cell Science提供。

Lamin B1位于核膜上，在有絲分裂過程中參與核膜的分解和重組。許多文章都報道了有絲分裂過程中“核內(nèi)陷”的形成，核內(nèi)陷可以表現(xiàn)為從核膜延伸并穿過細胞核的管狀結(jié)構(gòu)，但迄今為止，大多數(shù)研究都是在固定細胞中進行的。因此，盡管已經(jīng)提出了很多假說，這些結(jié)構(gòu)的功能在很大程度上還是未知的。

現(xiàn)在用Lattice Lightsheet 7可以清楚地觀察到核內(nèi)陷的形成和動力學(xué)。整個實驗記錄了近8小時，每1.5分鐘成像一個體積。在整個持續(xù)時間都可以清晰地觀察到有絲分裂的細胞中核內(nèi)陷的形成和動態(tài)情況。

有絲分裂是一個對光十分敏感的過程，要在更長的時間內(nèi)對有絲分裂進行成像，低損傷的照明至關(guān)重要。Lattice Lightsheet 7 溫和穩(wěn)定的系統(tǒng)，快速的容積成像與各向均一的分辨率相結(jié)合，可以從各個角度觀察樣品，檢測的亞細胞結(jié)構(gòu)的每一個細節(jié)。

▲T 細胞表達Lifeact-GFP，左邊彩色編碼深度投影，右邊※大強度投影。樣品由英國牛津大學(xué)M. Fritzsche 提供。

，T細胞可以在血液、組織和淋巴系統(tǒng)中高速穿行，這種運動依賴于高度動態(tài)的細胞骨架——肌動蛋白褶皺。要了解T細胞的功能，關(guān)鍵是能夠在不干擾細胞的情況下實時觀察其運動，因為一旦受到光的影響，T細胞肌動蛋白皺褶就不會再形成，因此溫和快速的成像是關(guān)鍵。

視頻中用Lattice Lightsheet 7對T細胞連續(xù)成像超過1 小時，每2.5 秒一個體積，在整個時間序列中都可以觀察到肌動蛋白褶皺的存在。

小型模式生物生命發(fā)育

▲斑馬魚胚胎，追蹤mRNA分子（綠色）的高速4D成像，細胞核顯示為洋紅色，樣品由瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)的A. Oates 教授提供。

斑馬魚在研究中經(jīng)常被用作模式生物。在這個案例中，觀察到斑馬魚胚胎中單個mRNA分子的三維運動軌跡。單分子成像所需的靈敏度，結(jié)合三維追蹤所需的體積速度，只能通過Lattice light sheet來實現(xiàn)。

▲線蟲胚胎，細胞核染色。視頻展示了胚胎的顏色編碼深度投影。

線蟲是在神經(jīng)科學(xué)中經(jīng)常使用的模型生物，對光十分敏感，Lattice Lightsheet 7對該線蟲胚胎連續(xù)成像19個小時以上，每隔5分鐘一個體積，記錄到了其正常的睡眠-覺醒周期。

發(fā)育中的植物和植物種子

▲花粉粒，線粒體（MitoTracker Green，綠色）和溶酶體（LysotrackerRed，紅色）染色（上）。線粒體在花粉管內(nèi)的運動（下）。樣品由澳大利亞悉尼UNSW 的R. Whan 提供。

Lattice Lightsheet 7對植物樣品同樣適用，觀察花粉管內(nèi)的線粒體動態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)線粒體并未延申到花粉管的※頂端，而是在頂端前幾微米處停止，并且呈現(xiàn)在花粉管邊緣向移動，在中間向后移動的現(xiàn)象。

生命之美在于運動，蔡司Lattice Lightsheet 7深度探索生命的動態(tài)細節(jié)，捕捉每一個微觀世界的美好瞬間。

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