细胞划痕实验( Wound-Healing Assay )细胞划痕实验(又称伤口愈合实验,Wound-Healing Assay)是检测细胞迁移、肿瘤侵袭的常规实验。通常在体外培养的单层贴壁细胞上,人为得在细胞生长的中间区域划线,每隔一定时间进行拍照记录,获得多个时间点的图片序列,通过统计划痕面积或宽度随着时间的变化、以及伤口愈合百分比,来反映细胞的侵袭性。理想状态下的划痕实验,细胞分布均匀,划痕清晰可辨。然而在现实实验中,我们常常遇到以下的划痕图像和不准确的分析结果:图1、划痕实验原始图片(左侧)及分析结果(右侧),黄色为识别显示的轮廓因为,传统的细胞划痕实验分析是通过采集不同时间点的细胞图像,再运用第三方软件来对拍摄的细胞图像进行分析的,整个过程相对繁琐且复杂,结果也可能不够准确。相对于传统的实验方法,我们的Cellaview赛乐微MN-100能够实时展示细胞划痕愈合情况,无需再将不同时间点的拍摄图像导入ImagePro Plus或ImageJ 等软件进行图片转换、边界识别、面积计算等操作,可以直接将实验结果展示出来,使划痕实验变得轻松简单。图2、Cellaview细胞智能监控助手是的,您没看错!细胞划痕实验就能如此简单!接下来,我们手把手教您,如何用Cellaview赛乐微MN-100做细胞划痕实验。一、细胞划痕实验常用材料6孔板、marker笔、直尺、胰酶、枪头、PBS、胰酶、基础培养基等。二、细胞划痕实验步骤Step 1 板底画线用marker笔在6孔板背后,用直尺比着均匀画线,每隔0.5cm左右画一条线,横穿过整排孔。每孔可以画3-4条线。图3、板底画线Step 2 细胞铺板在6孔板孔中加入约5×105个细胞(每种细胞有所差异,根据实验前摸索的细胞浓度进行铺板)。Step 3 划痕第二天,细胞长满到约90%后,用10uL白枪头垂直背后的横线在孔板中进行划痕。尽量保证划线笔直,每条划痕宽度相近,保证实验数据的可比性。图4、细胞划痕Step 4 清洗用PBS清洗细胞2~3次,洗掉划下的细胞,加入无血清的基础培养基进行培养。Step 5 拍照Cellaview赛乐微MN-100表面用75%酒精擦拭后,放入细胞培养箱中,将划痕过的六孔板放在Cellaview赛乐微MN-100平台上。通过数据线将Cellaview赛乐微 MN-100与计算机进行连接,随后在计算机上打开miniEYES软件,根据实验需要设置拍摄参数进行拍摄。拍照时“划痕”的方向最好在软件视野内为水平的或者垂直的。图5、划痕拍摄Step6 分析Cellaview赛乐微MN-100可以边拍摄不同时间点的细胞图像边进行数据分析,实时呈现细胞迁移情况(如图6、7所示)。图6、不同时间点细胞划痕图像展示图7、细胞划痕区域面积变化Cellaview赛乐微MN-100通过实时观察细胞划痕愈合情况,同步分析实验数据,通过细胞汇合度的变化反映细胞迁移情况。因此,划痕实验结果清晰明了,无需再使用其他软件进行分析,整个实验轻松便捷。此外,在整个培养过程中,培养皿一直位于培养箱内,细胞能够一直处于较为稳定的培养环境,不会因频繁拿取切换环境而影响细胞生长,也不会因此导致细胞污染,实验结果更加准确。看到这里,您是不是已经get到了?只要有Cellaview赛乐微MN-100,根本无需繁琐的数据处理。它可以代劳一切,给出又好又漂亮的结果。从此细胞实验大概可以边做边快乐地飞起来了吧。那么,赶紧把握时机,动动小手参与以下活动,赢取试用机会吧!关于我们:宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业,依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术,拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队,将2014年诺贝尔化学奖技术产业化,推出了超高分辨率显微产品,帮助人们以前所未有的视角观察微观世界,突破极限,见所未见。
应用实例
2022.06.16
细胞汇合度能够精确判断吗?以下先来看看,传统的方法是如何判断细胞汇合度的:这个图片,大家看了感觉汇合度有百分之多少呢?适不适合传代?学妹说40%,学长说80%,自己觉得大概90%。40%太早,90%太晚,要在70-80%才是时候进入实验下一步。然而,同样一张细胞生长图片,每个人结论都不同,究竟谁说的更可信?该不该传代?问了一圈下来,还是一头雾水,也是醉了。这就是传统的汇合度识别方法!靠的是观测人员以肉眼在显微镜下观察后获取细胞生长图片,再以经验和感觉给出一个估计的汇合度数值。这样没有量化数据支持的方法,对于缺乏经验的实验新手,难度可想而知。要得出可信的判断,要么四处求告无果依然蒙圈不知该信谁,要么自行一顿操作猛如虎后坚强面对打击重整旗鼓屡败屡战。看到这里,你也许不免担心,汇合度数据是不是就没有办法进行精确判断了呢?事实上,那些实验室里已经配置了赛乐微 MN-100细胞智能监控助手的,就不必担心有这种烦恼来袭啦。赛乐微MN-100采用图像智能识别算法,给出了精确的细胞生长汇合度的计算方法,摒弃了根据实验人员经验和感觉进行主观判断的传统方法,可对细胞培养皿/瓶等常用的实验耗材进行细胞汇合度评价及分析,给出准确的汇合度结果。同时,其对细胞贴壁率也有准确的判断指标,为评价细胞生长状态提供了精确的分析数据,有效避免了汇合度数据的判断失误所导致的细胞状态未达到理想状态,过早或过迟进入下一步流程所导致的实验影响或失败。赛乐微 MN-100检测细胞汇合度:图1 HeLa细胞汇合度识别展示。赛乐微 MN-100拍摄原图(左)放大效果图(右)汇合度数值得以精确判断之后,赛乐微 MN-100还能将细胞生长过程中各时点的汇合度数据记录下来,绘制出细胞生长曲线。细胞生长曲线是测定细胞绝对生长数的常用方法,也是判定细胞活力的重要指标,是培养细胞生物学特性的基本参数之一。测定生长曲线,不仅可以了解培养细胞生物学特性的基本参数、测定细胞绝对生长数、判断细胞活力,而且也可用于测定药物等外来因素对细胞生长的影响。图2 连续24h HeLa R²>0.98 赛乐微 MN-100生成的细胞生长曲线此外,赛乐微 MN-100允许通过计算机软件端设置个性化拍摄参数,既可实时观察、拍摄细胞图像,又可同步自动分析当前细胞的生长汇合度数值。并且,赛乐微 MN-100提供了一种很方便的功能,实验人员可以根据需要设置汇合度的理想数值,一旦细胞汇合度达到预设数值,系统就能够自动触发邮件通知到不在现场的实验人员,及时回到实验室进行下一步操作。过去人们通过传统的终点法分析收集细胞的数据,价值有限,现在,赛乐微 MN-100可以在一段时间内观察和测定细胞变化,突破了静态实验终点法设计的局限,对动态的细胞培养和分析产生了更大意义。在细胞培养的过程中,培养皿一直放置于培养箱内,从而使得污染风险大幅降低,实验结果更加准确,并且无需再使用其他软件进行分析。整个实验轻松便捷,大大简化了实验流程,节约操作人员的宝贵时间。此外,还可以通过细胞汇合度的变化来反映细胞迁移情况,如细胞划痕实验等,下一期我们将给大家带来细胞划痕实验在赛乐微 MN-100上的操作内容。心动不如行动快来联系我们吧!关于:宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业,依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术,拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队,将2014年诺贝尔化学奖技术产业化,推出了超高分辨率显微产品,帮助人们以前所未有的视角观察微观世界,突破极限,见所未见。
企业动态
2022.06.10
众所周知,细胞难养,可以说每个养细胞的人几乎都有一部心酸到麻木的催泪史。可谓谈“污”色变,由污染引发的细胞死亡,就像一道魔咒,困扰着无数实验室“打工人”。细胞实验里,一旦出现细胞污染,将会对实验造成重大影响。细胞污染一般分为细菌污染、真菌污染、支原体污染、黑胶虫污染、原虫污染、以及非细胞污染等,细胞污染常常来自于不洁的环境或仪器。更多的时候则是因为需要在培养过程中不时把细胞拿出培养箱外在显微镜下进行观察,以确定细胞生长的状态,这种频繁的放进拿出使得细胞极其容易被污染,极易引发细胞死亡而导致实验失败,给实验带来极大地损失。那么,如何减少培养细胞过程中的此类污染?有没有什么神奇的工具可以拯救养细胞人的实验呢?为了解决细胞培养过程中面临的污染难题,力显智能科技推出一款紧凑个人型实验仪器“赛乐微 MN-100”,让我们一起来看看它究竟有什么本领可以帮助到深陷困局的实验室“打工人”吧。赛乐微MN-100是一款用于实时监测细胞生长状态的紧凑型科研仪器,开机即能轻松操作,完美适用于大多数细胞生长研究,为细胞质量控制、监控提供一站式解决方案,无缝衔接后续实验流程。赛乐微MN-100设计非常紧凑,长*宽*高为175mm* 120mm*140mm,实验室里任一工作人员都可一只手轻松将它拿起放入培养箱中。细胞培养时,只需将细胞培养皿放置在观测区,赛乐微MN-100就可抓取细胞生长图像,并将图像传输到培养箱外的PC机,实验室工作人员在PC端就可轻松了解细胞的生长实况,再也无需将细胞拿出培养箱来进行状态观察,从而大大降低了培养过程中的污染,有效避免细胞污染,降低实验失败风险。此外,一个培养箱中可同时放置4台赛乐微MN-100,所连接的PC机可以单独操作这4台中的任意一台,支持同时观察4组细胞生长,支撑4个并行实验的需求。当然,它还能适配实验室中常见的各类型培养皿,无需为了使用它而有添置新器皿或耗材的额外经济负担。 看到这,不知道大家心动了吗来,此处上赛乐微MN-100真容图一张光看外观就让人眼前一亮呢!这哪里是实验仪器呀,更像是一件艺术品呢! 都说幸福就是狗吃骨头,猫吃鱼,奥特曼爱打小怪兽。赛乐微的幸福就是24小时不间断起早贪黑寸步不离的守护着细胞,让实验室人可以从终年伺候“细胞主子“的血泪生活中得到解放,赛乐微MN-100小小的身材内真的蕴藏了那么多的能量吗?后期我们会带来更多的应用案例给大家,敬请期待!l 关于力显:宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业,依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术,拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队,将2014年诺贝尔化学奖技术产业化,推出了超高分辨率显微产品,帮助人们以前所未有的视角观察微观世界,突破极限,见所未见。l 联系我们:1. 联系电话:0512-818688062. 电子邮箱:contact@inview-tech.com3. 官方网站:www.inview-tech.com 地址:(1)研发:江苏省昆山市绿地大道1555号中科创新广场1幢B座(2)工厂:浙江省余姚市中意宁波生态园兴舜路36号1幢2号
新品
2022.06.02
“ 图像处理领域,反卷积(Deconvolution)是一种去模糊的技术。成像过程中,成像系统镜头的缺陷、相机的抖动、场景的运动和景深的限制等诸多因素,将造成图像的模糊,并且模糊不可避免,只存在程度上的区别。因此,如何利用图像中的主要元素,对图像中主要元素的分辨率进行提升,是一个研究的重点。本文对利用反卷积提升图像分辨率进行简单介绍。”01—概述1、图像退化模型 相机的成像过程可描述为曝光时间内,场景内物体在感光面上积分的结果。在空间不变的图像退化模型中,规定不考虑旋转造成的模糊。因此,图像退化过程如图1所示。 从理论角度来看,知道实际模糊图像,以及PSF,便可以得到理想的图像。但PSF难以获取。因此研究的重心,在于如何正确的估计PSF。有了准确的PSF便能获得理想图像。2、 反卷积算法应用于分辨率的提升超高分辨率显微镜的起点是更大的NA/更小的λ,这是利用纯物理的手段提高分辨率。但物理的方法慢慢的不能满足实际的需求,因此便转向化学的策略,即利用荧光的方法间接的提升分辨率。从分辨率提升角度来看,反卷积是一种可利用的方法。并且大多数分辨率提升计算的方法中都包含反卷积的核心内容,即从获得的数据中提取真实的数据。利用反卷积算法来提升分辨率,PSF的估计是非常重要的。传统的反卷积算法,PSF可以根据相机的参数来进行计算。但实际情况是,仅有一幅图像。因此,寻找真实图像之前,需要利用先验知识来获取PSF。盲反卷积,需要同时估计真实图像和PSF,这类问题就好比是,给一个数值,求出该数值是由两个什么数字通过运算得到的。因此该类问题具有多解性。如何找到最适合的解也是难点。因此,根据图像中主要结构来估计PSF便能在不破坏主要结构的情况下对图像的分辨率进行提升如图3、4所示。02—讨论从数学的角度来提升分辨率,将不再受到实际条件的限制。这给最大幅度分辨率提升提供了可能。此外,反卷积算法配合一些新型技术手段进行提升,便可实现根据获取的图像,直接对最真实的物体进行估计,并计算出成像过程的影响。这便是反卷积的神奇之处。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)现已发布超高分辨率显微系统iSTORM,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度、高稳定性、广泛环境适用、快速成像、简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。参考文献:1.FormationFergus et al., “Removing camera shake from a single image,” SIGGRAPH 2006.2.Xu, L. & Jia, J. (2010), Two-phase kernel estimation for robust motion deblurring, in‘ECCV’, pp. 157–170.3.Levin et al., “Understanding and evaluating blind deconvolution algorithms,” CVPR 2009 and PAMI 2011.
参数原理
2022.05.12
“ 数字图像处理是通过图像数据进行相关功能处理和分析的技术。在STORM(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy)系统中,生物样本信息经由光路放大后,投射到系统的主相机感光板上,转化为数字图像数据,由数字图像处理系统统一进行处理。本文就STORM的数字图像处理系统给大家做个介绍。”01—成像原理由于光学衍射极限的存在,对于200nm以下的显微样品结构,就无法利用光学放大的方式去进行观测,举个例子,图1(a)和图1(b)是两个在数字图像中坐标位置不同的光斑,将两个光斑进行叠加,获得图1(c)的重合光斑。由此可知,图1(c)是由图1(a)和图1(b)两个结构结合而成的,但由于衍射极限的存在,我们无法将图1(c)进行放大,从而获得前者的两个结构特征,这就是STORM系统要解决的实际问题:如何获得200nm衍射极限下的样本结构信息。图1.光斑叠加“无论一个样品结构有多复杂,总是能够描述为是由一个个点构成的。”这就是STORM的核心原理,如图2所示,假设图1中的两个光斑结构在不同时间分别进行闪烁,对闪烁的每一帧图像数据中的高斯光斑进行捕捉和拟合,获得高斯光斑的中心位置并记录,在完成拍摄后,将所有记录下的光斑信息进行叠加重构,便可获得完整的结构信息。图2.随机光斑叠加在STORM系统中,通过生物试剂以及光学激发,利用计算机处理相机拍摄到的随机荧光闪烁,并对闪烁的光斑进行统一分析,就可获得生物样本200nm以下的结构信息。图3.STORM拍摄细胞内部结构02— 误差校正 1、串色串扰问题可以定义为荧光从一个通道到其他通道的泄漏,串扰的原因是因为多种荧光染料的发射光谱重叠。然而,二向色镜无法完全阻挡重叠光谱,这就导致当前通道上会出现不属于该通道的图像信息。图4.图像中存在的串色2、通道对齐STORM系统目前支持3通道同时成像,在硬件结构上,光路结构的差异和色差造成各个通道之间存在一定的误差。如图5所示,红通道(561nm激光)与绿通道(647nm激光)在拍摄金纳米粒子时产生的图像分离。图5.通道的偏移经实验发现,由于光路传递的原因,会造成每个通道会产生不同的程度的畸变与距离偏差,为了抵消这些系统误差,数字图像系统利用金纳米粒子对系统误差进行修正,在拍摄好金纳米粒子的宽场图像后,对每个荧光点在x与y方向进行通道误差计算,获得每个金纳米点与对应通道上的最近邻匹配点的误差数据,通过对齐算法,最终确定当前通道与对应通道之间的误差关系。3、3D校准STORM不仅可以拍摄生物样本的二维信息,还可以对生物样本的三维信息进行分析与重构,这时就需要对三维方向上的误差进行校准,以便展示给用户的是最准确的信息。三维信息获取的一种方式是依靠系统光路中的柱面镜对成像造成的影响,如图6所示,在加入柱面镜后,当发光点位于焦平面下方时,捕获到的光斑为竖直方向拉伸,同理,当发光点位于焦平面上方时,捕获到的光斑为横方向拉伸。利用这个特性,通过对光斑形态的分析,便可获得每个光斑在超高亚像素上的长宽边界差值与深度信息的曲线关系,从而反向推导出该发光点的实际深度信息。图6.柱面镜对光斑的影响在获得每个闪烁光斑的深度信息后,STORM便可对拍摄样本进行3D重构,获得如下效果:图7.重构后的肌动蛋白长丝的 x-y 和 x-z 横截面03—讨论超分辨率显微作为一类很新的技术,突破了光学成像中的衍射极限,把传统成像分辨率提高了10~20倍,成为研究细胞结构的利器。过去七八年间,这些技术不断推进,先后实现了多色、三维和活细胞高速成像,这些技术的发展都离不开数字图像处理技术的功劳。科技的进步,有赖于站在巨人的肩膀上,将各个不同领域的技术和智慧有机结合,这便是STORM的魅力所在。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)致力于最前沿的超高分辨率显微技术研究和产品开发,拥有包括PALM在内的多种超高分辨率技术的技术储备,可满足客户定制化需求。现已成功实现商业化的iSTORM超分辨率显微系统,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度、高稳定性、广泛环境适用、快速成像、简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。参考文献:1. 张世超, 李思黾, 杨光,等. 3D-STORM超分辨成像中单分子轴向定位精度优化研究[J]. 光子学报, 2015(10):6.2. Rust M J . Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM).[J]. Nature Methods, 2010, 3.3.Yu, Lujia. Three color super-resolution localization microscopy for optical mapping of stretched DNAs in nanochannels.Thesis (M.Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2019
应用实例
2022.05.05
“ 无限远光学系统是指在显微物镜和管径之间具有平行光的光学系统。光学原件加入到平行光路中时,不影响后续成像,这对于利用DIC或荧光观察等对比方式至关重要。本文就显微镜的无限远光学系统给大家做个介绍。”01—技术原理1、无限远光学系统原理有限远光学系统由物镜和目镜组成。物体位于物镜的前焦点处,物镜产生的中间图像正好落在目镜的前焦点上,用户通过目镜来观察图像。无限远校正光学系统首先从物镜上面来讲就是试样上的信息经过物镜之后,是以平行光的方式出射,后续需要配置管径才能成像,下图即是有限远光学系统和无限远光学系统的区别。图1. 有限远和无限远光学系统2、无限远显微镜技术参数无限远显微镜物镜的放大率的计算:M=Ft/FoFt——管径的焦距;Fo——物镜的焦距M——物镜的放大倍率管径的焦距都由显微镜厂家自己确定,一般情况下,Ft的数值都在160-200之间。物镜外壳上标识的放大倍率仅表示在显微镜物镜相对应管径下的放大倍率,当管径不相同时,物镜放大倍率也是不相同的。为了适应更多的应用场合,产生更多的接口,显微镜厂家在倒置显微镜上又做了优化,使显微镜一次象面后,又使光束变成平行光路;而后又增加一组管径,使之在双目观察筒内二次成像,再通过目镜,成像在人们的视网膜上,这样则在目视端又增加了成像接口。02—技术优势无限远光学系统,因物镜后是平行光,可以很容易添加一些附件,像荧光附件,垂直照明模块,可轻松的实现荧光观察、金相观察,而不影响像质;一个物镜可以实现多种放大倍率,基于前面所述,物镜的实际放大倍率跟管径的焦距有很大关系,如果无限远光学系统中的管径切换成不同焦距的管径,那么放大倍率就会出现多种,轻松实现不同倍率下成像的观察,而不需要物镜的切换。无限远光学系统因其具有多个成像接口的优势,可衔接激光共聚焦显微镜(LSCM),单分子追踪技术(SPT),光激活定位显微技术(PALM),随机定位光学重建显微技术(STORM)等的光学装置,轻松实现新的光学显微功能。说到这里,大家应该已经能够发现,原来无限远光学系统这样一个看起来既基础又平实的技术,居然是实现单分子追踪技术(SPT)、光激活定位显微技术(PALM)、随机定位光学重建显微技术(STORM)等的新兴显微镜技术的基石。这真是印证了那句俗语,“万丈高楼,起于砖瓦之间”。有了扎实可靠的无限远光学系统,才有了当下被许多专业人士所热捧得超高分辨率显微镜。 宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)致力于最前沿的超高分辨率显微技术研究和产品开发,拥有包括STORM、PALM、SPT等的多种超高分辨率成像技术,并已推出iSTORM超高分辨率显微系统,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度、高稳定性、广泛环境适用、快速成像、简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。参考文献:1. https://www.tengrant.com/content/?631.html2. https://www.bio-equip.com/showarticle.asp?id=453119756关于我们:宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业,依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术,拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队,将2014年诺贝尔化学奖技术产业化,推出了超高分辨率显微产品,帮助人们以前所未有的视角观察微观世界,突破极限,见所未见。
应用实例
2022.04.28
据世界卫生组织公布的数据,2018年世界癌症患者有1810万,有960万人死于癌症。我国是人口大国,我国每年也有很多的癌症患者,我们国家平均每分钟就有7人被诊断为癌症患者,每分钟近5人死于癌症。这组数据十分的惊人,我们不禁在想为什么会有这样的情况,问题究竟出在哪呢?癌症的机理又是什么呢?我们怎么去准确地诊疗癌症,怎么用药物有效的治疗呢? 常见的癌细胞的尺寸大约在10个微米左右,我们研究癌症的话不单单要看细胞的外轮廓,我们还需要看到细胞内的微细结构,而这些结构一般在10纳米左右。假如我们用常规的显微镜,肯定是无法观测到的。既然用传统的显微镜我们无法解决这个问题,我们就需要用更高分辨的显微镜来观测。 为响应第28届全国肿瘤防治宣传周 “癌症防治、早早行动”的主题,力显智能科技科技携iSTORM超高分辨率显微成像系统前来助力。iSTORM超高分辨率显微成像运用了光学、生物、电学、算法、化学等学科的深度交叉融合,才得以实现超高分辨率、超稳定、超便捷的成像能力。仅在光学方面它就集成了普通荧光显微、TIRF、dSTORM、STORM、PALM几种成像技术,一个系统可揭示细胞器的超微结构、单分子定位与计数、单分子运动轨迹追踪,从多个维度研究细胞的运行机制。 交叉融合让iSTORM具备了常规显微镜所不具备的超能力: · 超高分辨率 XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm,具备3D成像功能。 · 多通道同时成像 以比顺序成像方式速度更快的同时方式成像,实现多通道在几秒到十几分钟的时间范围内的超高分辨率成像。 · 物理样品锁定 以实时物理补偿方式纠正样品漂移,锁定精度1nm,图像更真实、可靠。无需预热,即开即用,操作简便,在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像。 · “傻瓜式”操作,易学易用 “所见即所得”,操作流程化,简单易用。即便是操作新手,经过简单的技术讲解,2个小时以内就可独立操控系统。 iSTORM超凡的能力使得我们能观测到具体的肿瘤细胞有什么样的特性,进而研究肿瘤细胞跟正常细胞有什么区别,来进行对症下药。不单如此,我们超高分辨率的成像还能用于研究药物对肿瘤细胞会不会产生耐药性,这对患者在化疗之后的治疗有指导性意义。 例如,有研究报道[1],借助超高分辨率显微镜的观测:吉非替尼和其他酪氨酸激酶抑制剂诱导了早期核内体中EGFR的内吞积累,EGFR过度积累和β1 形成复合体,从核内体协同循环到质膜,增强下游信号,驱动GBM(胶质母细胞瘤细胞)的侵袭,产生对药物的耐药性。 看到这,也许大家仍旧好奇iSTORM究竟是何方神物,iSTROM究竟有没有说的这么的厉害,百闻不如一见,百看不如一试。 福利来啦!!现力显推出iSTORM免费试拍的活动,大家可扫上面的二维码来进行预约登记,欢迎大家前来咨询了解,一起感觉关于超高分辨率的神奇魅力!参考文献:1. Blandin, Anne-Florence, et al. "Gefitinib induces EGFR and α5β1 integrin co-endocytosis in glioblastoma cells." Cellular and Molecular Life Sciences 78.6 (2021): 2949-2962.
企业动态
2022.04.20
光学探秘 | 超分辨率显微成像技术介绍-PALM超分辨率荧光显微成像系统由于其可以实现纳米级的成像分辨率,且对样品破坏性小,可进行三维成像,可进行活体样品观测等特点,在近十几年来受到生命科学、显微成像、计算机等等领域科学家的广泛关注,并促使了一系列适合生物样品成像的超分辨率成像技术的开发与应用。包括随机定位光学重建显微技术(STORM),光激活定位显微技术(PALM),受激发射损耗荧光显微技术(STED),结构光照明显微技术(SIM)等等突破光学衍射极限的成像技术,为人们打开了一扇认识纳米尺度世界的大门。在之前一系列的文章当中,已经为大家介绍了STORM,DNA-PAINT等超越分辨率的技术手段,如果大家有心注意就会发现,其实STORM和DNA-PAINT超越分辨率的原理方法都是一致的,是利用荧光染料光切换(STORM)或者DNA链条自发结合和脱离(DNA-PAINT)产生的“闪烁”效果,来顺序获得感兴趣样品的离散信息,最后通过叠加的方式来“重构”样品全貌。所以他们都隶属与荧光定位显微重构这种超分辨率成像的大家族,而这个家族中还有一种非常重要的成像技术,也就是本篇文章介绍的主角——PALM。我们知道,在显微成像的过程中,对样品发出的荧光进行成像与其他获得对比度的成像方式相比,可以获得更高的对比度,且具有特异性强,可进行多通道成像等诸多优点。获得样品上的荧光信号主要有以下几种方式,生物样品的自体荧光、荧光物质标记、基因设计的荧光团(荧光蛋白)、量子点标记等。在荧光定位超分辨率显微成像过程中,如果利用的是荧光染料光切换的性质,即为STORM成像技术,而如果利用的是某些荧光蛋白在特定条件下产生的光切换性质,来获得超越衍射极限的成像结果,就是PALM(photoactivated localization microscopy)技术。 一,PALM工作原理 图1,PALM超分辨率显微成像系统原理及示意图 PALM显微成像系统的简要光路示意图由图1-G所示,405nm激光器和氩离子激光器通过二向色镜合束,并且通过透镜L1聚焦在物镜的后焦平面,之后通过物镜,照射到生物样品表面,激发样品上的荧光物质,样品上发出的荧光被物镜收集,并且通过二向色镜和滤波片,经过显微镜筒镜成像在CCD上。由图1A-1F所示,为了激发样品中的荧光蛋白“闪烁”并随机成像,系统的工作流程为,图1-A显示的使氩离子激光器的照明范围,图1-B显示的为405nm激光器的照明范围。当405nm激光器照射到样品上时,初始处于暗态的很少一部分荧光蛋白PA-GFPs被激活,在氩离子激光器的照射下被激发,然后发射出荧光,被成像光路接收在CCD上进行成像,这些CCD接收的初始图像会进一步经过算法处理,对图象上的荧光点位置进行定位和记录。之后,这些被激活激发的荧光蛋白会被漂白,不再发射荧光。经过几轮这样“激活-激发-成像-定位-漂白”的循环过程,感兴趣的样品结构会逐渐显示在重构后的超分辨率图像上面,收集到足够的荧光蛋白位置信息之后,循环即可停止,超分辨率成像过程结束。可以看出,为了实现PALM成像,标记感兴趣结构的荧光蛋白必须使光激活荧光蛋白,例如PA-GFP是GFP(Green fluorescent protein)的变种,可以被405nm的激光照明激活,激活后的PA-GFP可以在488nm激光的照射下产生荧光,而使用单独的488nm激光照射并不会激发PA-GFP。 二,成像效果 图2 PALM成像效果图2展示的样品为COS-7细胞,感兴趣的结构为荧光蛋白标记的溶酶体跨膜蛋白CD63,图2-A为TIRF成像效果,图2-B为PALM成像效果,图2-C展示了100nm范围内PALM成像的细节,可以看出与TIRF成像相比,PALM的超高分辨率成像效果可以使我们获得样品上更加精细的结构信息。 图3,多通道PALM成像效果运用不同的PA-FP组合,也可以进行多通道成像,图3即为双通道PALM成像效果,样品为EpH4细胞,线粒体外膜蛋白使用PAmCherry1-Lk-BclXI进行标记,线粒体内膜使用BCS1L-LK-rsKAme标记。为了获得多通道PALM成像,需要设计合适的PA-FP组合,并且使用相对应的激活和激发激光,时序控制激光发射顺序,对样品进行成像,所以对于显微镜成像系统的设计也有比较高的要求。三,一些讨论PALM和STORM虽然同属荧光定位显微成像系统,但是由于样品标记的技术手段不同,还是产生了一些差别:第一,STORM使用荧光染料对样品进行标记,而PALM使用荧光蛋白对样品进行标记,在样品“闪烁”的过程中,通常荧光染料产生的光子数比荧光蛋白产生的光子数多,所以理论上来说STORM的空间分辨率会比PALM的空间分辨率更高;但是如果对实际样品进行分析,使用荧光染料标记样品时,通常会用到抗体标记,而抗体的大小也会对感兴趣结构的空间分辨率造成影响,所以需要结合具体情况,去比较两种技术的空间分辨率;第二,STORM和PALM对显微镜照明及成像系统的配置,及控制流程要求不同;第三,PALM更容易对活细胞进行超分辨率成像,STORM进行活细胞成像时,需要采用可以对活细胞进行标记的染料;第四,与STORM成像相比,PALM成像对样品制备和处理的要求较高,需要根据具体需求摸索实验条件,因此具有较高的使用门槛。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)致力于最前沿的超高分辨率显微技术研究和产品开发,拥有包括PALM在内的多种超高分辨率技术的技术储备,可满足客户定制化需求。现已成功实现商业化的iSTORM超分辨率显微系统,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度、高稳定性、广泛环境适用、快速成像、简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。参考文献:Hess, S. T., Girirajan, T. P. K., & Mason, M. D. (2006). Ultra-high resolution imaging by fluorescence photoactivation localization microscopy. Biophysical Journal, 91(11), 4258–4272. https://doi.org/10.1529/biophysj.106.091116 Betzig, E., Patterson, G. H., Sougrat, R., Lindwasser, O. W., Olenych, S., Bonifacino, J. S., Davidson, M. W., Lippincott-Schwartz, J., & Hess, H. F. (2006). Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution. Science, 313(5793), 1642–1645. https://doi.org/10.1126/science.1127344Rosenbloom, A. B., Lee, S.-H., To, M., Lee, A., Shin, J. Y., & Bustamante, C. (2014). Optimized two-color super resolution imaging of DRP1 during mitochondrial fission with a slow-switching DRONPA variant. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(36), 13093–13098. https://doi.org/10.1073/pnas.1320044111
新品
2022.04.14
新冠、戴口罩、核酸、疫苗、隔离、大白,这些应该是近期的高频词汇了吧。可以说,全世界的科学家们都在竭尽所能的力图消灭新冠这个看不见的恶魔,但截至目前为止关于新冠病毒仍有许多的未知。常言道:知己知彼百战不殆,也就是说,要打败病毒就得先了解它。 新冠和其他病毒一样,体形小到纳米尺度(通常直径小于 200 纳米), 以至于常规观测手段很难获得其形态和结构的信息,也就难以对它进行深入的了解。 近年来国际上兴起的超高分辨率显微技术,则给科学家们提供了最新的成像手段用来获取病毒的更多细节,增加对病毒的了解,以帮助人们找到抑制或消灭病毒的方法。 本文借此分享一下,STORM超高分辨显微技术在HIV-1 病毒、流感病毒和新冠病毒研究中所取得的一些进展。01—研究背景1、单分子定位显微镜介绍 单分子定位显微成像技术 (SMLM) 是一类在特定物理或化学实验条件下,利用荧光染料随机闪烁(光开关)特性进行显微成像的技术。严格控制处于“开启”状态的荧光基团的数量,使得在任一时间点只有分布稀疏且超过衍射极限尺度的部分荧光基团可以发光。因此,可以通过宽场成像记录这些单个荧光基团的空间分布(图 1)。随机光学重构显微镜 (STORM)的作为SMLM技术的典型代表,其采用光可切换探针标记到单个目标分子,通过拟合高斯光斑轮廓对单个分子发光的中心点进行精确定位,从而实现超高分辨率,以 20 nm 的定位精度重建图像。图1.抗体标记病毒的STORM成像示意图。病毒颗粒固定在载玻片上,并用针对特定蛋白质的荧光抗体染色。全内反射荧光 (TIRF) 成像提供了病毒颗粒的衍射限制图像。通过记录荧光基团的“闪烁”并在采集的每一帧中获得它们的精确定位来实现增强的分辨率。所有帧的单个定位用于重建“超分辨率”图像。02—应用实例2、STORM 在 HIV-1 病毒体结构研究中的应用超高分辨率显微镜的使用能够加深对 HIV 生命周期各个阶段的理解,包括病毒组装、释放、结构和成熟、细胞间运输和进入细胞。单个 HIV-1 颗粒2D 和 3D STORM成像, 证实了 Env 糖蛋白在成熟病毒体的膜中形成簇,宿主的抗病毒因子丝氨酸整合蛋白 5 (SERINC5) 可以破坏Env簇,可能会中断病毒的融合。 利用STORM 成像比较了游离病毒颗粒 HIV-1 基质壳和衣壳核心与刚刚进入宿主细胞的颗粒的尺寸,通过使用基因编码标签标记整合酶或辅助 Vpr 蛋白,或使用针对 CA、MA 或 gp120 蛋白的抗体来获得有关 HIV-1 病毒颗粒尺寸的高分辨率信息。展示了STORM在研究病毒颗粒在成熟过程中内部结构重排起始和动力学方面具有相当大的潜力。3、STORM 在 流感病毒结构研究中的应用 使用STORM观察到:流感病毒颗粒被脂质双层包围,其中嵌入了两种表面糖蛋白,即血凝素(HA) 和神经氨酸酶(NA)。脂质双层下面是结构基质蛋白(M1),它形成一个核心,其中包含 8个病毒 RNA片段,每个片段都与多个核蛋白(NP) 和RNA 聚合酶结合,形成核糖核蛋白(RNP) 复合物。除了这些相似之处,流感病毒颗粒在尺寸和形状上具有高度的多形性,从直径约 100 nm 的球形病毒颗粒到长度达到数微米的细丝不等。图 2 流感病毒结构。A&B) 球形和丝状流感病毒的示意图。HA–血凝素,NA–神经氨酸酶,M1–基质蛋白1,M2–基质蛋白 2(离子通道), RNP–核糖核蛋白。C) 用 A/Udorn/72 病毒感染并染色 NA 的 MDCK 细胞的 STORM 图像,显示从细胞中出现的长病毒丝。比例尺 10 μm。D) 纯化的A/Udorn/72细丝和球体的 STORM 图像,HA染色。比例尺 2 μm。E) 单个 A/Udorn/72 球形病毒粒子的 STORM 图像,NA 染色为绿色,HA 染色为紫色。比例尺100 nm。STORM 图片来源:牛津大学的 Andrew McMahon4、STORM 在SARS-CoV-2(Covid-19 的病原体)研究的应用超高分辨率显微镜也是新型人类冠状病毒研究的重要工具。用STORM可以看到,SARS-CoV-2 形成直径从 50 到 200 nm 的球形病毒颗粒,其中包含四种结构蛋白,即刺突 (S)、包膜 (E)、膜 (M) 和核衣壳(N)(图 3 A和B)。S是一种约 180 kDa 的糖蛋白,作为同源三聚体从病毒表面突出(图 3 C)并介导病毒与细胞膜受体的结合ACE2。感染 SARS-CoV-2 后,病毒会触发复制细胞器 (RO) 的生物发生,例如受感染细胞中的双膜囊泡 (DMV),从而保护病毒 RNA在复制过程中不被降解。病毒病毒粒子的组装发生在内质网(ER) 到高尔基中间区室 (ERGIC),然后通过 Arl8b 依赖性溶酶体胞吐作用进入溶酶体并进入细胞外环境。通过STORM 成像关注到受感染细胞的基底膜平面来研究单个病毒粒子在其进入和离开过程中的大小,并证明网格蛋白的作用囊泡,而不是caveolin-1,作为病毒从细胞表面到早期内体的主要载体。ExM 和光片显微镜的组合用于研究四种结构 SARS-CoV-2 蛋白的表达动力学和空间排列,证明 N 蛋白与 RO 的关联并允许可视化病毒诱导的宿主形态变化细胞结构。图3. SARS-CoV-2病毒结构。A) SARS-CoV-2 病毒粒子的示意图。B) 固定 SARS-CoV-2 颗粒的 STORM 图像,核衣壳染色为绿色,尖刺染色为紫色。比例尺 5 μm。C) 单个病毒粒子的 STORM 图像,核衣壳染色为绿色,尖刺染色为紫色。比例尺 100 nm。STORM 图片来源:牛津大学的 Andrew McMahon03—研究总结STORM弥补了电子显微镜对于病毒空间信息的不足,使病毒的结构能够以纳米尺度的分辨率实现可视化,为我们提供了对病毒结构、形态和生物学的认识。当今社会新冠病毒肆虐,SARS-CoV-2 病毒构成的直接威胁,这使STORM为解决 SARS-CoV-2 蛋白与宿主细胞蛋白 SARS-CoV-2 相互作用的问题,细胞内的复制动态,以及 SARS-CoV-2 在感染细胞内复制的确切位点提供了有用的工具。此外,STORM同样可用于了解其他现有或新出现病毒、病原体的,结构是怎样的、如何组装以及如何与宿主细胞相互作用的研究,并指导制定抗病毒抑制剂和疫苗的策略。 宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)现已发布超高分辨率显微系统iSTORM,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度、高稳定性、广泛环境适用、快速成像、简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。 期盼有iSTORM超高分辨率显微镜的参与,能够早日战胜新冠!新品速递:宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)的最新产品miniview MN-100是一款用于实时监测细胞生长状态的迷你型科研仪器,可多个放置在培养箱中,以PC端直观、实时方式观测细胞生长状态,提供视频回溯、细胞划痕实验、汇合度生长曲线分析等分析功能,完美适用于大多数细胞生长研究,为细胞质量控制、监控提供一站式解决方案,无缝衔接后续实验流程。火热招商:欢迎有意者沟通联系——闫先生:15821716078(微信同号) 参考文献:Robb NC. Virus morphology: Insights from super-resolution fluorescence microscopy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease 2022; 1868(4):166347.
应用实例
2022.04.08
“ 多形性胶质母细胞瘤(GBM)的高侵袭性和对化疗和放疗的耐药性使其成为最致命的脑肿瘤。因此,需要新的治疗策略来防止GBM细胞的迁移和侵袭。作者使用两种不同的迁移分析,Western blotting,传统和超分辨率(dSTORM)荧光显微镜来检查双PI3K/mTOR抑制剂、PI-103单独和联合Hsp90抑制剂NVP-AUY922和/或照射对两个GBM细胞系(DK-MG和SNB19)的入侵能力影响。它们在形态学和迁移行为上都有显著的不同。侵袭性较低的DK-MG细胞保持极化形态并以方向性持续迁移,而高侵袭性的SNB19细胞呈现多极形态并随机迁移。作者的结果显示,抗迁移药物作为治疗GBM的潜在治疗方法,值得进一步的临床前研究。”01—研究结果1、GBM细胞的迁移模式和PI3K-、mTOR-和hsp90-抑制的作用多形性胶质母细胞瘤(GBM)是一种高级别星形细胞瘤,中位生存时间为15个月,即使是在手术切除、化疗和放疗后。虽然联合化疗后有更多的长期幸存者报道,但GBM的高侵袭性主要是由于单个肿瘤细胞弥漫性浸润到周围脑实质,使得几乎不可能完全去体积。因此,对GBM患者进行更好的治疗是必要的,包括防止细胞迁移和侵袭的策略,这将增强肿瘤对局部治疗的反应。这些挑战导致了阐明GBM细胞运动的调节机制的广泛努力。GBM入侵的分子基因特征的机制尚不清楚。一个典型的胶质母细胞瘤有超过60种基因改变的。受影响的基因/通路包括RTK、PTEN、PI3K和p53。RTK、PTEN和p53基因的频繁突变有助于放射和化疗耐药表型,并与不良的临床结果相关。最近的数据表明,一些最常见的突变p53蛋白除了失去转录功能外,还获得了促进肿瘤细胞迁移和转移的功能。p53对细胞运动的影响主要是通过调控Rho信号来介导的,从而控制肌动蛋白的细胞骨架组织,防止丝状伪足的形成、细胞扩散、迁移和侵袭。p53功能的缺失通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路(以下简称PI3K通路)增加了RhoA和Rac的活性,并导致cdc42依赖的丝状伪足形成过多。因此,这个网络的激活促进了细胞的粘附和迁移。PTEN突变细胞中激活的PI3K通路可以通过抑制4E-BP1(迁移负调节因子)或激活S6K1(迁移正调节因子)蛋白来增加细胞的迁移和侵袭活性。因此,抑制该通路中的关键蛋白,如PI3K、AKT和/或mTOR,有望减少肿瘤细胞的迁移。此外,肿瘤细胞的迁移还依赖于热休克蛋白90(Hsp90)的过表达。作为一种分子伴侣,Hsp90促进翻译后成熟,并维持大量致癌客户蛋白的稳定性,包括那些与细胞迁移有关的蛋白。作者通过单细胞跟踪评估PI3K/mTOR和/或Hsp90抑制对DK-MG和SNB19胶质母细胞瘤细胞系运动的影响。图1. 对照组(DMSO)和药物处理细胞的典型外观(上)和迁移行为(下)2、PI3K/mTOR和Hsp90抑制对未辐照和辐照(2Gy)细胞迁移的影响除了单细胞追踪外,作者还进行了伤口愈合实验。与单细胞跟踪实验的结果一致,药物处理后的DK-MG细胞关闭伤口区域的速度比对照组(即无药物和非辐照细胞)要慢得多图2. 辐照与药物共同作用对GBM迁移能力的影响伤口愈合试验的进一步发现是,SNB19细胞对药物治疗的反应性低于DK-MG细胞。因此,与未处理的对照组相比,用PI-103、AUY922和两种药物联合处理的SNB19细胞的伤口愈合率分别下降了19、34和82%,远低于在药物处理的DK-MG细胞中观察到的100倍的抑制作用。接下来作者为了从细胞迁移方面解释两种GBM细胞系对双PI3K/mTOR抑制剂的不同反应,作者通过直接随机光学重建显微镜(dSTORM)的超分辨率成像分析了药物诱导的肌动蛋白丝和黏附复合物。利用超分辨率dSTORM,作者发现了微小的、直径为70-200nm(即超过LSM的分辨率限制)靠近腹侧质膜。auy922处理的DK-MG细胞显示丰富的径向应力纤维,末端在细胞外周有局灶性粘附。尽管PI-103不影响SNB19细胞的迁移单细胞跟踪测试,它引起了肌动蛋白丝的重组,尤其是多个片足的损失,似乎由于他们合并成一个大片状。该片状基的富含肌动蛋白的前缘含有丰富的局灶粘连,而细胞后部大部分缺乏f-肌动蛋白和局灶粘连。图3. PI-103和AUY922对DK-MG(A)和SNB19(B)细胞中F-actin组织分布的影响02—研究总结 综上所述,作者的研究提供了一个概念,证明了PI3K/mTOR的双重抑制是一种防止GBM细胞迁移的很有前途的治疗策略。如果迁移细胞由于PI3K通路的异常重新激活而对延长的PI3K/mTOR抑制没有反应,则需要仔细定义治疗窗口,或者应该考虑AKT和Hsp90抑制剂的联合使用。在本研究中,研究者主要借助STORM技术在更深一层次了解整合素之间的位置关系。这项2014年诺贝尔化学奖的发现已在国内实现产业化。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)现已发布超高分辨率显微系统iSTORM,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度、高稳定性、广泛环境适用、快速成像、简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。新品速递:宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)的新产品miniview MN-100是一款用于实时监测细胞生长状态的迷你型科研仪器,可多个放置在培养箱中,以PC端直观、实时方式观测细胞生长状态,提供视频回溯、细胞划痕实验、汇合度生长曲线分析等分析功能,完美适用于大多数细胞生长研究,为细胞质量控制、监控提供一站式解决方案,无缝衔接后续实验流程。
应用实例
2022.03.31
“ 内吞作用是EGFR功能的一个重要调节因子,在胶质瘤细胞中经常发生失调,并与治疗耐药性有关。然而,在GBM细胞中从未检测过TKIs对EGFR内吞作用的影响。超分辨率dSTORM成像显示,在吉非替尼处理的细胞内膜室中,β1整合素和EGFR非常接近,表明它们潜在的相互作用。有趣的是,整合素的消耗延迟了吉非替尼介导的EGFR内吞作用。EGFR和β1整合素的共内吞作用可能会改变胶质瘤细胞对吉非替尼的反应。利用球状体胶质瘤细胞扩散的体外模型,我们发现α5整合素缺失的细胞比表达α5的细胞对TKIs更敏感。这项工作首次为EGFR TKIs可以触发大量EGFR和α5β1整合素共内吞作用提供了证据,这可能在治疗过程中调节胶质瘤细胞的侵袭性。”01—研究结果1、吉非替尼可引起EGFR的内吞作用胶质母细胞瘤(GBM)是融合星形细胞和少突胶质细胞肿瘤的一个亚群,是最常和比较具有侵袭性的脑肿瘤。GBM的特征是肿瘤间和肿瘤内的异质性和高度侵袭性的表型。表皮生长因子受体(EGFR、HER1、ErbB1)的过表达或突变是GBM中反复发生的分子改变,与不良预后相关。EGFR是一种跨膜受体酪氨酸激酶,属于ERBB家族,负责胶质瘤细胞的增殖、存活、侵袭性和干性调节。尽管EGFR在GBM中是一个有吸引力的治疗靶点,但使用EGFR-酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)的靶向治疗未能改善患者的护理。EGFR的过表达驱动胶质母细胞瘤(GBM)细胞的侵袭,但这些肿瘤仍然对EGFR靶向治疗,如酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)产生耐药性。在本研究中,作者发现吉非替尼和其他酪氨酸激酶抑制剂诱导EGFR在早期核内体中积累,从而导致内吞作用增加。此外,TKIs触发另一种膜受体的早期核内蛋白受体重新定位,即纤维连接蛋白受体-β1整合素,这是GBM中一个很有前途的治疗靶点,调节癌细胞的生理EGFR内吞和再循环。EGFR阻断调节失调参与了GBM的进展和侵袭性。然而,TKIs在EGFR迁移中的意义和作用尚不清楚。为了解决这个问题,作者用吉非替尼处理U87GBM细胞,并通过共聚焦显微镜检测了EGFR的定位,考虑到胶质母细胞瘤的异质性,作者分析了吉非替尼在其他3个具有不同水平EGFR表达的细胞系中对EGFR分布的影响。发现吉非替尼增加了T98G和LN443细胞中EEA1/EGFR的共定位,以及LN443、T98和LNZ308细胞中EGF的内吞作用。这些实验表明,吉非替尼在体外导致GBM细胞大量EGFR内吞。图1. 吉非替尼诱导U87细胞的EGFR内吞作用。用DMSO(对照细胞)或吉非替尼(20µM)处理4小时后,免疫检测肌动蛋白(绿)、EGFR(红)和内吞体标记物EEA1(青)。2、整合素和EGFR通过吉非替尼治疗而被共同招募到早期核内体中作者之前的实验清楚地表明,吉非替尼显著增加了EGFR的内吞率。整合素α5β1促进EGFR循环,全基因组基因筛选发现α5β1整合素是EGFR内吞作用的强启动子。因此,作者假设α5β1整合素,作为GBM中潜在的治疗靶点,可能会影响吉非替尼介导的EGFR内吞作用。作者接下来研究了EGFR和整合素是否被运输到相同的核内体。在未处理的细胞中,α5β1整合素和EGFR在质膜上或作为点状细胞内染色,令人惊讶的是,在短期吉非替尼治疗后,α5β1整合素明显被重新分配到大的EGFR阳性核内体中。吉非替尼治疗增加了核周区域整合素/EGFR的共定位,表明这两种受体在同一核内体中募集。图2. 吉非替尼引起EGFR和α5β1整合素的共内吞作用。用载体(对照)或吉非替尼处理的U87细胞的共聚焦图像。EGFR和β1的免疫检测接下来,作者对瞬时表达α5-GFP或Rab5-YFP的U87细胞进行了免疫标记和共聚焦分析。在吉非替尼治疗后,整合素β1和EGFR均定位于rab5阳性的早期核内体同样,EGFR和α5-GFP均在eea1阳性的早期核内体中被发现图3. 表达Rab5-YFP或α5-eGFP的U87细胞经吉非替尼处理后的共聚焦图像。在核周区域的插入物的高倍放大图像。箭头突出了标记有EGFR、整合素和早期核内体标记的囊泡接下来,作者使用2色dSTORM超分辨率显微镜来整合早期核内体中整合素和EGFR之间的潜在相互作用。在吉非替尼处理的细胞中,显示EGFR和整合素β1标记在核内体样结构中存在强覆盖,但不是在细胞外周处,这表明这两种受体更可能在核内体中相互作用,而不是在质膜上相互作用。此外,作者也在另外三个GBM细胞系中观察到内吞体整合素/EGFR共标记。图4. 吉非替尼处理的细胞的双色dSTORM图像显示细胞外周和核内体上的EGFR/β1整合素复合体02—研究总结 综上所述,这些数据表明EGFRTKIs增加了GBM细胞早期内吞体中EGFR的内吞作用和α5β1整合素的共积累。EGFR/α5β1整合素内吞作用和膜破坏。由于这些受体在癌细胞的侵袭和传播中发挥着关键作用,未来的挑战将评估TKIs对整合素生物学功能的影响,以及整合素/EGFR如何改变TKIs处理的细胞的内吞作用可能有助于GBM细胞逃避。并且,最近的一份报告强调了靶向治疗的靶标细胞毒性被低估的重要性。这项工作强调了需要更好地了解药物机制,以确定适当的生物标志物来预测药物的疗效。因此,描述吉非替尼等药物对内体转运的影响并揭示参与这些机制的分子将是很重要的。这可能为新的治疗方案提供理论基础,并改进脑肿瘤的精确医学方法。在本研究中,研究者主要借助STORM技术在更深一层次了解整合素之间的位置关系。这项2014年诺贝尔化学奖的发现已在国内实现产业化。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)现已发布超高分辨率显微系统iSTORM,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度、高稳定性、广泛环境适用、快速成像、简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。参考文献:1. Blandin, Anne-Florence, et al. "Gefitinib induces EGFR and α5β1 integrin co-endocytosis in glioblastoma cells." Cellular and Molecular Life Sciences 78.6 (2021): 2949-2962.
应用实例
2022.03.24
现代生物学及微生物学皆因光学显微镜而诞生,光学显微镜也是生命科学中必不可少的工具。有了它,科学家、研究者、实验员们马上就能像绿巨人变身拥有了超能力,把芥子中隐藏的须弥世界展开,将肉眼不可见细小世界的一花一木、熙来攘往、生命百态,微观生物的一颦一笑、一动一静、生生不息尽收眼中。 随着显微技术的发展,可观测的东西越来越小,人们不禁疑问,光学显微镜到底能看多小,也就是光学显微镜分辨率到底能有多高?这个问题对人类如此重要,以至于光学衍射极限的存在让科学家们三百年间如鲠在喉、如芒在背,前赴后继、上下求索寻找解决之道。直至超高分辨率显微技术的问世,才终于突破了衍射极限的壁障,吸引了全世界科学家们的热切关注和使用,期待它能颠覆人类已有认知的表现。 今天,借机秀一秀iSTORM超高分辨率显微镜的技术肌肉,带你看懂这一颠覆性的成像工具背后,到底有些什么令人惊叹的“黑科技”! 起源:突破光学衍射极限的革新性技术 首先,有必要隆重推荐超高分辨率显微技术的三位开山鼻祖,科学家艾力克·贝齐格(Eric Betzig)、斯特凡·W·赫尔(Stefan W. Hell)和W·E·莫纳(W. E. Moerner)。 图片来源:从左至右:janelia.org, wikipedia, Wikipedia2014 年诺贝尔化学奖得主:(左)艾力克·贝齐格(Eric Betzig),(中)斯特凡·W·赫尔 (Stefan W. Hell),(右)W·E·莫纳(W. E. Moerner) 他们的科学发现突破阻碍人类认知微观世界的200nm光学衍射极限,为表彰他们突破性的工作,使光学显微技术进入了纳米尺度,授予了2014年诺贝尔化学奖。他们的发现使得人们对细胞的认识达到前所未有的程度,使人们能够观察到活细胞中不同分子在纳米尺度上的运动,开启了一个超高分辨率显微的全新时代。iSTORM: 跨学科、多领域、多技术交叉融合的产物 生物世界是个复杂体系,单靠一个领域的知识很难解决其中的许多问题,iSTORM超高分辨率显微成像运用了光学、生物、电学、算法、化学等学科的深度交叉融合,才得以实现超高分辨率、超稳定、超便捷的成像能力。仅在光学方面它就集成了普通荧光显微、TIRF、dSTORM、STORM、PALM几种成像技术,一个系统可揭示细胞器的超微结构、单分子定位与计数、单分子运动轨迹追踪,从多个维度研究细胞的运行机制。交叉融合让iSTORM具备了常规显微镜所不具备的超能力: · 超高分辨率 XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm,具备3D成像功能。 · 多通道同时成像 以比顺序成像方式速度更快的同时方式成像,实现多通道在几秒到十几分钟的时间范围内的超高分辨率成像。 · 物理样品锁定 以实时物理补偿方式纠正样品漂移,锁定精度1nm,图像更真实、可靠。无需预热,即开即用,操作简便,在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像。 ·“傻瓜式”操作,易学易用 “所见即所得”,操作流程化,简单易用。即便是操作新手,经过简单的技术讲解,2个小时以内就可独立操控系统。 自融合中产生的iSTORM超高分辨率显微镜能捕捉到的生物图像异常清晰、美丽,被称为艺术品也并不为过。眼见为实,以下展示了几幅超高图片给各位感受一二: 超高分辨率显微镜下的世界美如画 图片来源:力显智能科技上图是细胞中微管的宽场影像,下图是其iSTORM的超高成像结果,可以看到超高成像对分辨率的显著提升超高分辨率显微镜下的世界纤毫毕现 图片来源:力显智能科技左半部分是神经突触的宽场成像,图(c)、(e)中的神经突触模糊一片的,右半部分是iSTORM超高成像,图(d)、(f)则清晰展示了神经突触的前膜(红色)、后膜(绿色)以及突触间隙等的空间结构。 看到这里,诸位是不是已经get到了iSTORM的强大和美妙之处呢? 在搭载更多软硬件模块或配合以化学方法,iSTORM还会展示出更加炫酷的能力,举例如下: · 活细胞成像 与适合的荧光染料配合,就可实现活细胞成像,使得动态生物学过程与生物学机制的研究成为可能。 · 单颗粒/单分子追踪 搭载SPT技术,可以动态追踪纳米尺度单颗粒乃至单个分子的运动轨迹,确定其运动模式。这在最近比较热门的mRNA新冠疫苗监测、纳米给药研究及药物发现方面都能大显身手。时代机遇:超高,观测世界的另一面 《Nature Methods》在十周年之际,曾专刊盘点过去十年中对生物学研究影响最深的十大技术中,就有超高分辨率显微镜上榜。由于超高分辨率显微镜的出现,科学家的研究对象从组织,到单个细胞,到细胞器,到蛋白,甚至到DNA,可以观测细胞中不同分子的运动—— 能看到脑部神经细胞间的突触是如何形成的,能观察到与帕金森氏症、阿尔兹海默症和亨丁顿舞蹈症相关的蛋白聚集过程,也能在受精卵分裂形成胚胎时追踪不同的蛋白质,从分子水平来研究细胞,实现这些在前人看来都不可能的事情,推动人类从分子水平理解生命科学中的现象与机理。 可以预见,伴随着超高分辨率显微技术的迭代升级和更多融合,未来在更多的场景中,将会有越来越多超高分辨率显微发挥出目前我们意想不到作用的地方。 未来将至,“超高分辨率显微镜”将引领新时代!希望力显智能科技的iSTORM能够帮助更多的科学家解决生命科学前沿问题以及生物领域那些至今未解的谜团!
新品
2022.03.15
2014年诺贝尔化学奖原理,最前沿的超高分辨率显微技术,性能优异,易学易用:20nm 超分辨率3通道同时成像3步样品制备2小时新手上路多快好省发CNS, 科学实验室就差INVIEW超高分辨率显微镜 iSTORM超高分辨率显微成像图力显智能科技面向全国招募长期合作伙伴诚邀加入INVIEW经销体系以诚待人、以信招商,加盟力显 掘金未来!!!01招商产品介绍 1.iSTORM超高分辨率显微镜系统 采用STORM随机光学重构技术,加入柱面镜设计,在XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm,具备3D成像功能。(1)多通道同时成像光路设计,稳定性高 采用专有的多通道同时成像的光路设计,提供稳定的光路。自主开发的成像分光光路,可保证通道间的光学路径相对独立,使得样品发出的荧光max效率地被探测器接收,max限度降低通道间的串扰。并配合以max染料方案和max成像缓冲液配方,以多通道同时成像的方式,在几分钟到十几分钟的时间范围内实现20nm的超高分辨率成像。(2)物理样品锁定设计,锁定精度1nm 采用纳米级实时动态锁定技术,以实时物理补偿方式纠正样品漂移,无需预热,即开即用,操作简便,免受如气流、温度变化、噪音、机械振动等的环境对样品位置的影响,在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像,因而具有高效、简便、对环境适应性好的特性,友好易用。(3)“傻瓜式”操作,易学易用 软件集成了多种成像算法,并在采集数据时实时呈现超高分辨图像重构结果和详细参数,“所见即所需”,操作流程化,简单易用。具有拍摄过程简单易用、参数优化实时透明、超分辨图像实时重构、自动化用户数据管理、图像数据后分析功能等五大特点。此外,经过优化的样本制备方案更易于实验人员的掌握和实际操作。即便是技术新手,经过简单的技术讲解,2个小时以内就可操控系统并获得理想的超分辨率成像结果。 2.miniview MN-100培养箱中的细胞智能监控 miniview MN-100是一款用于实时监测细胞生长状态的紧凑型科研仪器,开机即能轻松操作,完美适用于大多数细胞生长研究,为细胞质量控制、监控提供一站式解决方案,无缝衔接后续实验流程。(1)无间断监控,不错过细胞培养的每时每刻 24/7无间断定量显示细胞培养状态,实时拟合细胞生长曲线,提供视频回溯功能,并有效避免传统法所造成的污染,降低实验失败风险。(2)智能分析、触线提醒,实验进入“懒人”时代 图像分析功能提供汇合度精确定量数据,为实验结果提供可靠支持,并可根据实验需求自定义细胞生长汇合度警戒线,触线邮件提醒功能让实验安排更准确。(3)兼容性高、经济性好,无隐形耗材消费 采用随动定焦技术使得z轴可进行自由对焦,兼容市面上绝大多数常规培养器皿,无专用耗材需求。(4)一机多能、多场景适用,实验“小”帮手 支持包括肿瘤细胞功能学监测、细胞体外药物功能学筛查、药代动力学、靶向药物筛选等多实验场景的应用。02详情咨询联系电话:见网站联系方式电子邮箱:contact@inview-tech.com官方网站:www.inview-tech.com 地址:浙江省余姚市中意宁波生态园兴舜路36号1幢2号
企业动态
2022.03.04
新元肇始,辞旧迎新,伴随着新年的钟声敲响,宁波力显智能科技有限公司于2022年1月8日成功举办光学显微镜在细胞分析中的应用——力显智能新品发布会,此次会议邀请复旦大学药学院青年研究员王璐老师、中国科学院上海光学精密机械研究所副研究员付国老师以及宁波力显智能科技有限公司张猛博士共同出席,发布会内容包括精彩报告、产品演示等,为各位听者带来了一场学术视听盛宴。在线听众积极互动SESSION1:活细胞生物成像荧光探针首先,王璐老师作了题为“活细胞生物成像荧光探针”的报告,王璐老师表示传统的显微镜很难能对细胞的精细结构进行分辨研究,通过使用荧光探针对想要标记的蛋白进行特异性的标记,即可实现多色、高信噪比、实时、动态的追踪研究。王璐老师根据多年活细胞蛋白免洗标记、超高时空分辨率荧光成像、疾病相关重要代谢分子实时检测等领域研究经验,为我们详细讲述了根据不同的生物分子活性及性质对不同探针的设计策略。SESSION2:PALM/STORM超分辨显微术及生物应用付国老师就“PALM/STORM超分辨显微术及生物应用”展开详细阐述,以PALM/STORM超分辨显微术生物应用为基础进行技术展望,宁波力显iSTORM 3CM已通过软件实现了实时重构,也可以实现纳米级矫正精度,未来智能化、自动化的超分辨成像采集及图像处理软件势必会受到广大科研专家的喜爱。SESSION3:超高分辨显微镜- iSTORM产品介绍张猛博士的精彩演讲,不仅向各位听众展示了宁波力显智能科技有限公司强大的研发实力,同时也介绍了超高分辨率显微成像产品INVIEW iSTORM,作为一款自主知识产权的超高分辨率显微系统,该产品基于2014年诺贝尔化学奖得奖技术,通过应用一系列物理原理、化学机制和算法“突破”了光学衍射极限,把光学显微镜的分辨率提高了十倍,使得人类能在200nm以下以前所未有的视角观察生物微观世界。技术先进,20nm超高分辨率,3D成像采用STORM随机光学重构技术,加入柱面镜设计,在XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm,具备3D成像功能。多通道同时成像光路设计,稳定性高采用专有的多通道同时成像的光路设计,提供稳定的光路。自主开发的成像分光光路,可保证通道间的光学路径相对独立,使得样品发出的荧光最大效率地被探测器接收,最大限度降低通道间的串扰。并配合以最佳染料方案和最佳成像缓冲液配方,以多通道同时成像的方式,在几分钟到十几分钟的时间范围内实现20nm的超高分辨率成像。物理样品锁定设计,锁定精度1nm采用纳米级实时动态锁定技术,以实时物理补偿方式纠正样品漂移,无需预热,即开即用,操作简便,免受如气流、温度变化、噪音、机械振动等的环境对样品位置的影响,在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像,因而具有高效、简便、对环境适应性好的特性,友好易用。“傻瓜式”操作,易学易用软件集成了多种成像算法,并在采集数据时实时呈现超高分辨图像重构结果和详细参数,“所见即所需”,操作流程化,简单易用。具有拍摄过程简单易用、参数优化实时透明、超分辨图像实时重构、自动化用户数据管理、图像数据后分析功能等五大特点。此外,经过优化的样本制备方案更易于实验人员的掌握和实际操作。即便是技术新手,经过简单的技术讲解,2个小时以内就可操控系统并获得理想的超分辨率成像结果。值得一提的是,INVIEW iSTORM产品还以优异的光路、较低强度的照明、多通道同时成像所支持的较短成像时间等的综合性能,结合合适的荧光探针及根据探针特性调整的探测器拍照频率等,实现活细胞的超高分辨率成像,使得它能够帮助到科学家进行衍射极限尺度以下的生物分子组织与相互作用等的尖端科学研究之外,还能更大程度上帮助到科学家在生物学基本问题与机制上的科学研究。SESSION4:miniview产品重磅发布SESSION5:培养箱中的智能监控助手—miniview产品介绍会议最后,张猛博士代表宁波力显智能科技有限公司,为我们带来了力显智能最新研发的产品——miniview“培养箱中的细胞智能监控助手”这一迷你型显微镜,miniview MN-100是一款用于实时监测细胞生长状态的迷你型科研仪器,可多个放置在培养箱中,以PC端直观、实时方式观测细胞生长状态,提供视频回溯、汇合度分析、生长曲线等分析功能,完美适用于大多数细胞生长研究,为细胞质量控制、监控提供一站式解决方案,无缝衔接后续实验流程。无间断监控,不错过细胞培养的每时每刻24/7无间断定量显示细胞培养状态,实时拟合细胞生长曲线,提供视频回溯功能,并有效避免传统法所造成的污染,降低实验失败风险。智能分析、触线提醒,实验进入“懒人”时代图像分析功能提供汇合度精确定量数据,为实验结果提供可靠支持,并可根据实验需求自定义细胞生长汇合度警戒线,触线邮件提醒功能让实验安排更准确。兼容性高、经济性好,无隐形耗材消费 采用随动定焦技术使得z轴可进行自由对焦,兼容市面上绝大多数常规培养器皿,无专用耗材需求。一机多能、多场景适用,实验“小”帮手支持包括肿瘤细胞功能学监测、细胞体外药物功能学筛查、药代动力学、靶向药物筛选等多实验场景的应用。随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度,传统的显微手段已经不能完全胜任,没有技术先进的仪器,要想做出重大原始创新科研成果困难重重。力显智能科技将乘科研仪器国产化政策的东风,立足具有国际领先性的超高分辨率技术,持续进行超高分辨率显微镜技术研究及相关产品开发,将不断推出新技术、新品,推动高端显微技术在生命科学、医学、药学等领域的产业化和应用,让人类有更全面、更精细的视角来理解生命的基本分子组织及其运行的基本机制,努力为我国的科学研究提供强大助力。
媒体关注
2022.01.10
光学显微镜至今已有三百多年的历史,从观察细胞的初代显微镜发展到如今打破分辨率极限的超分辨显微镜。近年来,生命科学领域蓬勃发展,对显微成像技术不断产生新的需求,光学显微镜不断向更高分辨率、快速成像、3D成像等高端技术方向发展。 我国高端光学显微镜市场长期处于被国外产品垄断的局面,许多关键核心部件依赖进口。令人欣喜的是,近五年来,市场上涌现出多种国产高端光学显微镜,包括超分辨显微镜、双光子显微镜、共聚焦显微镜、光片显微镜等,逐渐打破当前市场格局。基于此,仪器信息网特别制作“破局:国产高端光学显微镜技术‘多点开花’” 专题,并向国产光学显微镜企业广泛征稿(投稿邮箱:lizk@instrument.com.cn),了解各企业主要高端光学显微镜产品技术特点和发展进程。本篇为宁波力显智能科技有限公司供稿,公司主要产品为INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜,其采用的STORM技术是目前国内鲜少有的超分辨技术类型。撰稿人:宁波力显智能科技有限公司副总经理张猛博士人类的历史,也是一部工具的历史。人类发展的历程就是关于如何对世界了解的更多,将人类生活变的更好更先进的历程。从旧石器时代,原始人拿起第一块石头当作工具开始,就开启了用工具进行未知世界探索和创造性改变的历程。从古至今,人类都是工具发明和使用的种族,新工具的问世也反哺人类的成长和进步,让人类一次次突破原有认知边界看到更多的未知,解决更多的问题,取得更多的成就。显微镜,正是一项帮助人类认识微观世界从而改变世界的革命性工具,也是人类探索微观世界不可缺少的工具。显微镜问世之前,人类仅可用感官来把握世界,所能认识到最小世界就是“目所能及”的常规世界,人的肉眼仅能分辨约0.1毫米尺度的物体,因而相关科学的发展缓慢。当罗伯特·胡克使用显微镜观察到软木塞上的“小室”,并将其命名为细胞时,可能还没有意识到他这次实践将为人类开启微观世界的大门。人类对未知领域无限的好奇心是推动科学技术前进的动力之一,为了解析关乎生命基本结构,回答有关物质与生命等基本问题,为此人类不断开发出更为精密、分辨率更高的显微镜来探寻这些问题的答案。经过400多年的发展,近几年国际上出现了超高分辨率显微镜这一工具,一经面世就引起了众多科学家的关注和极大兴趣。那么什么是超高分辨率显微镜,为什么它能让科学家如此感兴趣呢?我们一起往下看。超高分辨率显微镜的诞生,是生命科学史上的一座里程碑简单的讲,超高分辨率显微技术是通过应用一系列物理原理、化学机制和算法“突破”了光学衍射极限,把光学显微镜的分辨率提高了几十倍,使得人类能在200nm以下以前所未有的视角观察生物微观世界的技术,具有超高分辨成像技术和实现超高分辨率成像能力的显微镜就是“超高分辨率显微镜”。那么什么是光学衍射极限呢?所谓光学衍射极限,是1873年德国科学家恩斯特·阿贝提出的,由于光是一种电磁波,存在衍射,一个被观测的点经过光学系统成像后,不可能得到理想的点,而是一个衍射像,每个物点就像一个弥散的斑,如果这两个点靠得很近(小于可见光波长大约一半,约200nm),弥散斑就叠加在一起,看到的就只能是一团模糊的图像,也就无法清晰观测到衍射极限以下物体的微观空间结构。并且光学衍射极限此前长期被认为是限制光学显微镜技术通向更微观的“拦路虎”和“绊脚石”,甚至被科学界一度认为是无法突破或绕开的。直到2000年,几位世界知名科学家先后发明了几种不同技术路线的的超高分辨率显微技术。其中,Stefan Hell、Eric Betzig和W.E. Moerner三位科学家就是因其在超高分辨率显微成像技术领域的突出贡献,获得了2014年诺贝尔化学奖。至此,人类才得以突破光学衍射极限这一横亘在前、不可逾越的“大山”,实现了200nm以下超高分辨率显微成像,以光学的方法观测到纳米尺度世界的真实样貌。超高分辨率显微镜可用来研究分子定位与空间分布、分子相互作用、分子复合物的构成,并可实现分子的计数。除具有200nm以下卓越分辨率性能外,对生命样品结构也可进行精准成像定位,还具备对活体细胞进行微观观察的可能性,对于生物、生命科学、医药、医学等的领域都有着重要意义,因此吸引了全球科学家的持续研究和关注。通常来说,超高分辨率显微镜主要有两大类技术策略,一类是通过特定模式照明对分子受激荧光差异化调制实现超高分辨率成像。代表产品有受激发射光耗损显微镜(Stimulated Emission Depletion, STED)和结构光照明显微镜(Structured Illumination Microscopy, SIM)。另一类,是利用荧光分子的“开关”特性,使其随机闪烁,从而能够对单个分子分别记录,实现超高分辨率成像。随机光学重构显微镜(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM)就是这类技术路线的代表。第一大类中,STED及其衍生都是利用“甜甜圈”状的空心光束来修饰位于中间激发光的点扩散函数(Point Spread Function, PSF),从而达到直接超分辨成像的目的。而SIM则是利用了结构光照明,以获得包含样本的结构信息的干涉图案“摩尔条纹”,加上后期的图像重构,达到超分辨成像的目的。第二大类中,STORM是利用了荧光染料分子“光控开关”(photo-switchable)性质,达到在一个衍射极限空间内(200~300 nm)随机“点亮”单个荧光分子并进行高精度定位的目的。既然叫超高分辨率显微镜,最为重要的就是对空间分辨率的提升。其实无论哪一类技术,理论上空间分辨率都是可以实现无穷小,但是受限于样本、荧光染料特性、标记密度、激发光效率等原因,实际拍摄中能实现的空间分辨率是几十纳米。从遍地洋货到国货崛起众所周知,高端显微镜市场被“洋货”所长期垄断,不仅在国外如此,在中国也是如此,国货“芳踪难觅”,这对于我们这样一个大国来说可算是“一言难尽”。当然,也有令人感到振奋的信息,那就是在超高分辨率显微镜这个细分领域,除了“洋货”最近也已见到了国货产品的身影。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)的超高分辨率显微镜产品INVIEW iSTORM就是一款国产超高分辨率显微产品。宁波力显智能科技有限公司是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业,依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术,拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队,将2014年诺贝尔化学奖得奖技术产业化,推出了INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品,以帮助人类以前所未有的视角观察微观世界,突破极限,见所未见。INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜产品采用dSTORM技术路线,具有20nm超高分辨率、2-3通道同时成像、界面友好、简单易用、系统稳定性好、环境适应性高等的特点。技术先进,20nm超高分辨率,3D成像采用STORM随机光学重构技术,加入柱面镜设计,在XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm,具备3D成像功能。多通道同时成像光路设计,稳定性高采用专有的多通道同时成像的光路设计,提供稳定的光路。自主开发的成像分光光路,可保证通道间的光学路径相对独立,使得样品发出的荧光最大效率地被探测器接收,最大限度降低通道间的串扰。并配合以最佳染料方案和最佳成像缓冲液配方,以多通道同时成像的方式,在几秒到十几分钟的时间范围内实现20nm的超高分辨率成像。物理样品锁定设计,锁定精度1nm采用纳米级实时动态锁定技术,以实时物理补偿方式纠正样品漂移,无需预热,即开即用,操作简便,免受如气流、温度变化、噪音、机械振动等的环对样品位置的影响,在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像,因而具有高效、简便、对环境适应性好的特性,友好易用。 “傻瓜式”操作,易学易用软件集成了多种成像算法,并在采集数据时实时呈现超高分辨图像重构结果和详细参数,“所见即所需”,操作流程化,简单易用。具有拍摄过程简单易用、参数优化实时透明、超分辨图像实时重构、自动化用户数据管理、图像数据后分析功能等五大特点。此外,经过优化的样本制备方案更易于实验人员的掌握和实际操作。即便是技术新手,经过简单的技术讲解,2个小时以内就可操控系统并获得理想的超分辨率成像结果。以上,INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品所具备的综合特点和优势,使得它能够帮助到更多科学家进行衍射极限尺度以下的生物分子组织与相互作用等的尖端科学研究。另外,值得一提的是,INVIEW iSTORM产品还以优异的光路、较低强度的照明、多通道同时成像所支持的较短成像时间等的综合性能,结合合适的荧光探针及根据探针特性调整的探测器拍照频率等,实现活细胞的超高分辨率成像,这将更大程度上帮助到科学家在生物学基本问题与机制上的科学研究。随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度,传统的科研手段已经不能完全胜任,没有高端科研仪器,要想做出重大原始创新科研成果很困难。力显智能科技将继续立足于超高分辨率显微镜技术研究及产品开发,不断推出新技术、新品,从而推动高端显微技术在中国的产业化和应用,努力为我国生命科学、医学、药学等领域的科学研究提供强大助力。INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品超高分辨率显微技术的未来可期作为一种新兴荧光显微成像技术,超高分辨率显微成像正受到科学家们的广泛关注,实验室中不断产生着振奋人心的数据。围绕着超高分辨率核心,主要研究方向为不断提高显微镜成像性能,使其分辨率更高,成像速度更快,成像深度更深,视野范围更大,及更低的光毒性光漂白。而我们也可以清晰的看到,由于不同的超高分辨率成像技术提升分辨率的技术路径差异,很难有“面面俱到”的技术可以满足差异化样品的全部成像需求,“精准成像”,也就是针对不同的样品特点,而选择最适合这类样品的显微成像技术,是进行生命科学等领域研究的最优解,这也促使生物,光学,算法,图像处理等领域的研究人员不断深入跨学科合作,共同探索生命的奥秘。即便有了更快、更高、更深、范围更大,更低光毒性光漂白的超高分辨率显微镜,扩展应用仍有诸多挑战。细胞内有成千上万的转录本,有数以万计的蛋白分子。超高分辨率显微镜能否用来实现组学水平的多分子检测?能够找到或开发出足够多样的荧光染料以匹配更多分子吗?或者能找到奇方妙法可以实现多重、多轮检测吗? 能否开发出新型的荧光染料,使其具有更高的光子预算,更好的光稳定性、光激活、光开关以及转换速率等特性;研制更快更灵敏的光子探测器、输出功率更高的激光器;更稳定、高效、智能的光学系统;更加高效的算法以及不同超高技术路线的联合应用;开发组学水平的多重检测方法等等,正有许多的科学家、研究者们正在进行着有益的尝试。相信未来超高分辨率技术应可应用于实现细胞内的原位测序、原位转录组与蛋白质组分析,并最终获得全景的、多组学、全时空细胞全部分子组织及相互作用图像,真正实现分子生物学与细胞生物学的新融合,让人类有更全面、更精细的视角来理解生命的基本分子组织及其运行的基本机制!超高分辨率技术和产品应用前景巨大,未来可期,令人振奋!
媒体关注
2021.12.14