激光層照熒光顯微技術(Light-sheet fluorescence microscopy)能以很高的3D分辨率,長時間對生物學樣本進行溫和成像。這一技術結合高速相機,足以捕捉細胞或亞(ya) 細胞水平發生的動態。日前,《Nature Methods》雜誌將這個(ge) 低光毒性的快速三維成像技術評為(wei) 了2014年的年度技術。

激光層照熒光顯微技術的基本原理很簡單,它不像寬場或共聚焦顯微鏡那樣照射或掃描整個(ge) 樣本,而是用薄層光從(cong) 側(ce) 邊照射樣本,然後從(cong) 樣本的上部或下部檢測熒光,激發光路與(yu) 檢測光路垂直。激光層照熒光顯微鏡激發一個(ge) 層麵上的熒光基團,一次成像一個(ge) 麵,這種技術不僅(jin) 大大降低了光毒性,還提高了長時間成像活樣本的能力。
Light-sheet技術始於(yu) 一百年前,原本是用來成像膠體(ti) 的。後來,Ernst Stelzer等人用這一技術成像了熒光標記的活斑馬魚胚胎,Light-sheet技術由此重新煥發了活力。Stelzer在本期Nature Methods雜誌上撰文,介紹了這一技術的起源、原理和應用潛力。
激光層照熒光顯微技術的崛起,離不開熒光蛋白和轉基因標記的發展。實際上,隻有物理學、生物學等多個(ge) 領域進行跨學科合作,人們(men) 才能充分挖掘出這一技術的潛力。隨著商業(ye) 化儀(yi) 器的不斷推出和升級,相信激光層照技術將為(wei) 我們(men) 揭示以往難以想象的生物學細節。
目前的激光層照熒光顯微鏡可以實現多角度成像(multiview),並與(yu) 超高分辨率成像、雙光子激發和結構照明結合起來。這一技術能夠快速對活細胞進行3D成像,在透明的固定樣本中獲得驚人的靜態圖像。舉(ju) 例來說,人們(men) 已經用激光層照熒光顯微鏡成像了活體(ti) 心髒和運作中的大腦,跟蹤了胚胎發育時的細胞遷移。
激光層照熒光顯微技術在神經生物學中的應用特別令人期待。因為(wei) 這一技術能夠同時成像大腦中的大量細胞,有望為(wei) 我們(men) 揭示這一神秘器官的整體(ti) 屬性。Misha Ahrens等人在本期的Nature Methods雜誌上發表文章探討了這個(ge) 問題。
激光層照成像是一項充滿挑戰性的工作,激光層照實驗會(hui) 生成海量的數據,我們(men) 需要找到更好的方法處理和分析這些數據。此外,激光層照成像的樣本製備也和成熟的樣本製備方案完全不同。
值得注意的是,最佳效果的激光層照成像仍然需要較小的透明樣本。對於(yu) 不那麽(me) 透明的大樣本而言,我們(men) 還需要想辦法解決(jue) 散射和相差問題。另外,我們(men) 在進行激光層照成像時,依然需要監控潛在的光毒性,雖然激光層照技術的光毒性比較小,但並不等於(yu) 完全沒有光毒性。
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