生物通報道:在特殊照明、電腦程序和樣品制備的幫助下,顯微鏡觀察細胞特別是活體內(nèi)細胞,能得到細胞結(jié)構(gòu)和細胞動力學(xué)的寶貴信息.不過,這對于高等生物尤其困難.德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT) 、馬克斯·普朗克協(xié)會高分子研究所,以及美國國家衛(wèi)生研究所(NIH)的研究人員,通過一種新觀察方法觀察到八分之一微米大小的幼魚細胞結(jié)構(gòu).該研究發(fā)表在Nature Methods雜志上.
"斑馬魚的幼魚是完全透明的,特別適合細胞遺傳學(xué)研究,"KIT 的Marina Mione解釋道.為了觀察其特定結(jié)構(gòu),研究人員通常通過基因工程方法對幼魚進行熒光染料染色.Mione研究了斑馬魚細胞骨架的一部分,微管.這些線狀微管長約100 ?m直徑約20 nm,相當于人類頭發(fā)的十萬分之一."細胞中微管無處不在,并且細胞需要通過微管進行分裂和運動."
在這項新顯微鏡觀察方法中,樣品不是完全被照明,而是特定點由特殊光照明.散射光被降至Zui低,樣品細節(jié)非常清晰.隨后,電腦控制拍攝多種照明的一系列照片,從而得到一個總體圖片.這種巧妙的照明方式甚至允許調(diào)節(jié)景深,電腦控制能對多種景深進行拍照,然后將其結(jié)合為三維圖像."同時,這種顯微技術(shù)平面分辨率能達到145 nm而軸向分辨率能達到400 nm,"Marina Mione說.該技術(shù)能在幾秒內(nèi)完成拍照,這樣細胞活動就不會引起清晰度下降.
研究人員使用結(jié)構(gòu)照明顯微鏡技術(shù)(SIM),得到了活體多細胞生物的超分辨率3D圖像.DMD產(chǎn)生的多交點照明模式使研究者能排除焦外光干擾,從而使3D成像的樣品厚度比普通SIM成像厚八倍.研究人員每秒拍攝一次2D圖像,分辨率低至水平145 nm軸向400 nm.研究人員在活體轉(zhuǎn)基因斑馬魚胚胎超過45μm深處,得到了GFP標記的微管圖像.拍攝到了斑馬魚側(cè)線的動力學(xué)變化,并觀察到了包裹在膠原內(nèi)的細胞中myosin IIA與F-actin相互作用.
研究人員基于一系列的顯微圖片,得到了微管運動的動態(tài)視頻.在該實驗中,對斑馬魚皮下約45 ?m的側(cè)線發(fā)育情況進行了超過60分鐘的觀察.斑馬魚通過側(cè)線感知水流刺激.這種生活器官的圖像也為研究脊椎動物細胞水平發(fā)育提供了寶貴信息.生活在淡水中的熱帶斑馬魚,作為一種遺傳學(xué)模型生物有許多優(yōu)勢.其大小易于培養(yǎng),同時也足夠研究人員分辨單獨的器官.斑馬魚的繁殖周期短,能產(chǎn)生大量后代.做為一種脊椎動物,它也具有一些和人類相同的生物學(xué)特性.
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