Nature：科学家发明活体生物成像新技术

2011-08-01 16:03 · 王之远

科研人员研发了一种新技术，科学能帮助科学家们获得同时具有高分辨率、家发技术高穿透深度，明活以及高成像速度的体生活体生物样品光学成像图片。

摘要：来自美国加州理工学院、物成贝克曼研究院等机构的像新科研人员研发了一种新技术，能帮助科学家们获得同时具有高分辨率、科学高穿透深度，家发技术以及高成像速度的明活活体生物样品光学成像图片。这对于生物技术研究来说意义重大。体生该研究成果已公布在《自然—方法》（Nature Methods）杂志上。物成

文章的像新通讯作者是加州理工学院的Scott E Fraser教授和Thai V Truong博士，其中Scott E Fraser教授在斑马鱼脑部成像研究等方面取得了多项成果，科学今年4月被评为美国艺术与科学院院士。家发技术

对于现代生物学家来说，明活获得活体组织或器官的高质量三维图像能帮助解决很多领域的问题，比如基因组学、神经科学，以及发育生物学。成像质量越好，所获取的信息也越多，因此许多科学家们也在孜孜不倦的寻求更好更快的成像技术。

在这篇文章中，研究人员提出了一种能进行高分辨率、高穿透深度（可以观察到三维样品内部），以及高成像速度的活体生物成像的新技术。成像技术有三个关键的参数：分辨率，深度和速度，这项新技术能满足这三个方面的要求，而且对于活体生物样品无伤害，无毒副作用。

这项技术就是单层光显微技术（light sheet microscopy），这一显微技术利用薄的、扁平的单层光照射生物样品，从而可以对数毫米的样品进行观察，并能进行荧光成像。

利用这种技术，研究人员可以观察细小生物体和胚胎组织。之前曾有科研工作者使用改进的单层光显微技术观察斑马鱼胚胎在24小时内的发育状况，并获得了数千个细胞的整体图像。

在这一显微技术的基础上，研究人员利用了双光子激活来提高成像的分辨率——双光子激活之前曾被用于生物样品的深度成像，但是这个过程只能一次收集一个像素。

在最新的实验中，研究人员将双光子激活与单层光显微技术结合在了一起，从而获得了这种活体生物成像的新技术。

 

生物探索推荐英文论文摘要：

Nature Methods (2011)

Doi:10.1038/nmeth.1652

Deep and fast live imaging with two-photon scanned light-sheet microscopy

Abstract:

We implemented two-photon scanned light-sheet microscopy, combining nonlinear excitation with orthogonal illumination of light-sheet microscopy, and showed its excellent performance for in vivo, cellular-resolution, three-dimensional imaging of large biological samples. Live imaging of fruit fly and zebrafish embryos confirmed that the technique can be used to image up to twice deeper than with one-photon light-sheet microscopy and more than ten times faster than with point-scanning two-photon microscopy without compromising normal biology.

Figure 1: Optical setup and quantitative analysis of penetration depth.

Figure 2: High imaging depth of 2P-SPIM compared with 1P-SPIM and 2P-LSM in 3D imaging of fly embryos with GFP-labeled nuclei.

Figure 3: Non-photodamaging 4D imaging of fly development with 2P-SPIM.

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