细胞显微成像

p style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "“眼见为实”的行为准则在某种程度上极大促进了人类科学的发展，这也使得科学家们早在1658年就能用显微镜对细胞进行成像。从那时起，显微镜技术已经显著地现代化，并且随着荧光显微镜和三维显微镜的使用，显微镜技术已经成为细胞生物学实验室中无处不在的工具。/pp style="text-align: center"img title="1.jpg" style="max-width:100% max-height:100% " alt="1.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/93dd75d7-d021-4ae4-bd52-fc89049c0164.jpg"//pp style="margin: 5px 0px text-align: left color: rgb(0, 0, 0) text-transform: none text-indent: 32px letter-spacing: normal font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 text-decoration: none word-spacing: 0px white-space: normal orphans: 2 -webkit-text-stroke-width: 0px background-color: transparent "img title="" class="qi_image" style="margin-bottom: 0px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 0px " alt="" src="http://qi.mofangyu.com/qi/core/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"/看到的信息越多，对细胞的认识便更进一步。随着细胞成像技术的不断发展，人类正朝着能看到更多信息的方向迈进。同时，看到更多的基础上，成像的质量也并不会受损失：显微镜工具可以在更高的分辨率下以惊人的精度获得更多的信息，更重要的是，在最小扰动下活细胞条件下观察。科学家们现在可以常规地可视化单个细胞器，绘制染色体位点的运动图，感知机械力，并连续几天以高通量的方式成像细胞。接下来，将从五个方面介绍细胞显微成像技术的最新进展，以进一步认识该领域的发展方向。/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "strong1、布里渊光学显微镜（Brillouin microscopy）/strong/pp style="text-align: center"img width="450" height="300" title="2.jpg" style="width: 450px height: 300px max-height: 100% max-width: 100% " alt="2.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/0018117b-acf3-46a3-8384-e1d5e82c2173.jpg" border="0" vspace="0"//pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "布里渊显微镜是一种非侵入性、无标签的方法，可以在三维空间中以衍射限制分辨率探测生物样品的粘弹性性质。区别于原子力显微镜，它的优点是不接触。在病变组织中，细胞和组织的力学特性经常发生改变，因此对理解病理学机制具有重要意义。布里渊光散射是围绕光与自发热致密度波动的相互作用而展开的。从散射光谱的频移可以推断出诸如刚度的机械特性。这使得许多类型的生物测量成为可能，例如全细胞中细胞内生物力学特性的3D映射，或肠的成像。然而，用这种显微镜技术仍然有待解决的挑战，数据需要特别仔细的解读，因为一些人认为布里渊测量可能主要由水化作用而不是刚度效应来决定的。/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "strong2、CRISPR标记荧光成像（CRISPR-labeled fluorescence imaging）/strong/pp style="text-align: center"img title="3.jpg" style="max-width:100% max-height:100% " alt="3.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/6f3b4fcb-e111-4b48-afca-bd5c987f6424.jpg"/img title="" class="qi_image" style="margin-bottom: 0px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 0px " alt="" src="http://qi.mofangyu.com/qi/core/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"//pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "CRISPR无疑已经彻底改变了基因编辑和调控，在这一过程中，它也促进了细胞显微镜技术的发展。与仅对固定细胞成像的常规原位杂交研究相反，研究小组已经用它来标记已定义的染色体位点，以便在活细胞中成像基因组的三维结构。利用Cas9和单导向RNA(sgRNA)结合荧光蛋白，Ma等人最近实现了对单个活细胞中多达6个染色体位点的同步成像，他们称之为CRISPRainbow技术。原则上，他们解释说，只要在CRISPRainbow上再添加一种颜色，就可以将同时检测基因组位点的活细胞数量增加到15个。/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "strong3、光片显微镜（Light sheet microscopy）/strong/pp style="text-align: center"img title="4.jpg" style="max-width:100% max-height:100% " alt="4.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/c01d0f23-99cc-42d6-a10c-5432cdaf96f4.jpg"/br//pp style="margin: 5px 0px text-align: left color: rgb(0, 0, 0) text-transform: none text-indent: 32px letter-spacing: normal font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 text-decoration: none word-spacing: 0px white-space: normal orphans: 2 -webkit-text-stroke-width: 0px background-color: transparent "img title="" class="qi_image" style="margin-bottom: 0px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 0px " alt="" src="http://qi.mofangyu.com/qi/core/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"/光片荧光显微镜(LSFM)只照亮样品的薄成像焦平面，并检测来自该特定平面的荧光，从而最大限度地减少离焦荧光和光漂白。这意味着无需切片就能观察到生物体和细胞的动态。直到最近，分辨率还不允许亚细胞成像的视野大到足以容纳几个细胞。事实上，组织的光学异质性会导致像差，随着成像深度的增加，像差会迅速影响分辨率、信号和对比度。虽然贝塞尔光束和点阵光片已经取得了进展，但这种技术仍然复杂且昂贵。在2019年，Chang等人描述了一种新的场合成方法，它有助于使用更简单的光学器件的光片。这种方法将LSFM与自适应光学相结合，通过改变镜子的形状来产生相等但相反的畸变，从而补偿光学畸变。它需要更少的功率，最大限度地减少光漂白，并允许在同一时间以高分辨率成像多种颜色。这使得Liu等人能够通过检测角蛋白包被的凹坑在人类干细胞衍生的类器官或斑马鱼的背尾区域中的扩散，在纳米尺度上对内吞作用进行成像。并帮助他们在斑马鱼胚胎发生过程中用细节细胞器动态显示，和体内神经元，癌症或免疫细胞的3D细胞迁移。这一突破有望彻底改变定量亚细胞4D细胞生物学。/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "strong4、全息断层扫描显微镜（Holo-tomographic microscopy）/strong/pp style="text-align: center"img title="5.jpg" style="max-width:100% max-height:100% " alt="5.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/584ce9f3-3844-4b8e-a73a-a4ec6c540031.jpg"//pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "全息断层扫描显微镜（HTM）是一种定量相位显微镜方法，其中物体的复杂波场被编码成全息图，并且与样本的旋转扫描相结合。这导致快速三维重建的实时样品的折射率分布的分辨率低于Rayleigh准则定义的光的衍射极限。该技术的一个关键优点是它传输给样品的能量低，确保低光毒性，允许在不受干扰的情况下研究亚细胞动力学。无散射系统现在已经被开发出来，允许亚细胞高分辨率成像，例如通过融合和裂变循环的单个线粒体成像。使用这种技术，Sandoz等人首次报道了小鼠胚胎干细胞(mESCs)有丝分裂前细胞重组的细胞器旋转。在有丝分裂前80分钟，他们观察细胞核、核仁、核膜、脂滴和线粒体的旋转，这表明细胞分裂前物质重新分布的潜在机制有待进一步研究。/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "strong5、高内涵分析显微镜（High content-analysis microscopy）/strong/pp style="text-align: center"img width="450" height="260" title="6.jpg" style="width: 450px height: 260px max-height: 100% max-width: 100% " alt="6.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/550f8797-8cda-4401-8d5d-24a4e0078abf.jpg" border="0" vspace="0"/br//pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "看得更多不仅仅是为了达到高分辨率，它还意味着看得更久。科学家们意识到，短时间成像细胞，或在离散时间点成像细胞，可能意味着它们错过了关键的细胞动力学。这就是为什么现在开发的系统可以对样品进行连续成像。一方面，一些显微镜正在开发中，它们可以集成在孵卵器中，随着细胞不断生长，它们可以在二维时间内追踪细胞。类似地，一些培养箱被设计成包含摄像机，可以对任何测试进行连续成像，从而能够在同一个培养箱中对多个样本进行成像。另一方面，为了设计数据丰富的实验，目前正在开发高通量系统，以便能够长时间地研究孔板中的更多细胞分析。例如，Anastasov等人培养了大量由癌症和基质细胞组成的肿瘤球体，并对其成像14天，以量化它们在不同放疗和化疗组合下的生长。这种高含量的装置使他们能够筛选大量的化疗药物，以及它们与辐射的结合，从而确定长春碱是一种射电致敏剂，与单独使用长春碱的试验相比，它在减小球体大小方面更有效。/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "strong相关仪器专场：a style="color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " href="https://www.instrument.com.cn/list/sort/5.shtml" target="_blank"span style="color: rgb(0, 176, 240) "【光学显微镜专场】/span/a/strong/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "strong相关文献/strong/pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "1. Hajdu, S. I. (2003). A note from history: The discovery of blood cells. Ann. Clin. Lab. Sci. 33, 237–8./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "2. Prevedel R et al. (2019). Brillouin microscopy – a revolutionary tool for mechanobiology? arXiv: 1901.02006./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "3. Antonacci, G., de Turris, V., Rosa, A. & Ruocco, G. (2018). Background-deflection Brillouin microscopy reveals altered biomechanics of intracellular stress granules by ALS protein FUS. Commun. Biol. 1, 139./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "4. Wu et al. (2018). Water content, not stiffness, dominates Brillouin spectroscopy measurements in hydrated materials. Nat Methods. 15(8):561-562./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "5. Chen, B. et al. (2013). Dynamic imaging of genomic loci in living human cells by an optimized CRISPR/Cas system. Cell 155, 1479–1491./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "6. Ma et al. (2016). Multiplexed labeling of genomic loci with dCas9 and engineered sgRNAs using CRISPRainbow. Nature Biotechnology. 34(5):528-30./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "7. Forero-Shelton M. (2019). Peering into cells at high resolution just got easier Nat Methods. Apr 16(4)./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "8. Chang, BJ. et al. (2019). Universal light-sheet generation with field synthesis. Nat. Methods 16, 235–238./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "9. Liu et al. (2018). Observing the cell in its native state: Imaging subcellular dynamics in multicellular organisms. Science. 360, 284./pp style="background-color: transparent color: rgb(0, 0, 0) font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant: normal font-weight: 400 letter-spacing: normal margin-bottom: 5px margin-left: 0px margin-right: 0px margin-top: 5px orphans: 2 text-align: left text-decoration: none text-indent: 32px text-transform: none -webkit-text-stroke-width: 0px white-space: normal word-spacing: 0px "10. Sandoz P.A et al. (2018). Label free 3D analysis of organelles in living cells by refractive index shows pre-mitotic organelle spinning in mammalian stem cells. BioArxiv./pp style="margin: 5px 0px text-align: left color: rgb(0, 0, 0) text-transform: none text-indent: 32px letter-spacing: normal font-family: sans-serif font-size: 16px font-style: normal font-variant-ligatures: normal font-variant-caps: normal font-weight: 400 text-decoration: none word-spacing: 0px white-space: normal orphans: 2 -webkit-text-stroke-width: 0px background-color: transparent "11. Anastasov, N. et al. (2015). A 3D-microtissue-based phenotypic screening of radiation resistant tumor cells with synchronized chemotherapeutic treatment. BMC Cancer 15, 466.br//p

赛默飞世尔科技(以下简称：赛默飞)于近日在北京、上海和广州三地分别召开了“2016细胞定量成像高级应用研讨会暨EVOS FL Auto 2智能型显微成像系统发布会”，行业的领导者代表以及赛默飞专家齐聚一堂，见证了赛默飞最新产品EVOS FL Auto 2全自动智能细胞显微成像平台的发布。　　“EVOS FL Auto 2的成功推出为EVOS® 细胞成像系统再添新成员。该新产品给用户带来更快、更精美的智能成像体验，这也代表了智能显微镜新发展趋势之一。”赛默飞生命科学事业部大中华区仪器销售经理刘育林表示，目前赛默飞是唯一能够提供从细胞培养、检测、成像和定量分析完整解决方案的供应商。　　它秉承EVOS家族无目镜设计，触摸屏操作，适合多通道荧光、明场和相差显微成像。新一代全自动智能细胞显微成像平台，提高了扫秒速度和自动聚焦功能，改善了通量和数据质量。同时，该产品配备了自动化电动X/Y扫描载物台，增强拍摄精度，并且单色高清相机或彩色双相机，为不同类型的应用而设计。另一大特点是，采集单平面或Z-层叠成像，适合厚样品成像，可与InvitrogenTM EVOSTM 载物台式培养箱兼容，以精确控制活细胞成像过程中的环境条件，自动化活细胞长期观察。同时，先进的Micro StudioTM图像分析软件能对细胞进行定量分析。EVOS FL Auto 2智能型显微成像系统　　随着大数据时代的来临，科学家不再仅仅满足于高质量的细胞成像，他们逐渐关注细胞定量化，从而最大化地读取显微成像反映的生物学信息，定量成像技术平台的小型化、个性化、智能化也已成为趋势。赛默飞细胞分析高级科学家 Nicholas Dolman博士在研讨会上介绍了赛默飞高内涵细胞成像定量分析领域的创新应用和最新成果，并讲解了如何从细胞显微成像中最大可能地获得数据、挖掘与此相关的生物信息。　　另外，来自全国众多知名科技研究机构和企业的约240位代表与赛默飞多位国内外细胞成像和定量分析专家热烈讨论。其中，中山大学、上海交通大学、中国科学院国家蛋白质科学中心、中国科学院基因组研究所、中国医学科学院药物所以及南方医科大学等科学家分享了他们对赛默飞细胞成像产品的认知和使用心得。

引领细胞成像大数据时代2016年7月5日，上海——科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）于近日在北京、上海和广州三地召开了“2016细胞定量成像高级应用研讨会暨EVOS FL Auto 2智能型显微成像系统发布会”，行业的领导者代表以及赛默飞专家齐聚一堂，见证了赛默飞最新产品EVOS FL Auto 2全自动智能细胞显微成像平台的发布。“EVOS FL Auto 2的成功推出为EVOS?细胞成像系统再添新成员。该新产品给用户带来更快、更精美的智能成像体验，这也代表了智能显微镜新发展趋势之一。”赛默飞生命科学事业部大中华区仪器销售经理刘育林表示，目前赛默飞是唯一能够提供从细胞培养、检测、成像和定量分析完整解决方案的供应商。它秉承EVOS家族无目镜设计，触摸屏操作，适合多通道荧光、明场和相差显微成像。新一代全自动智能细胞显微成像平台，提高了扫秒速度和自动聚焦功能，改善了通量和数据质量。同时，该产品配备了自动化电动X/Y扫描载物台，增强拍摄精度，并且单色高清相机或彩色双相机，为不同类型的应用而设计。另一大特点是，采集单平面或Z-层叠成像，适合厚样品成像，可与InvitrogenTM EVOSTM 载物台式培养箱兼容，以精确控制活细胞成像过程中的环境条件，自动化活细胞长期观察。同时，先进的Micro StudioTM图像分析软件能对细胞进行定量分析。随着大数据时代的来临，科学家不再仅仅满足于高质量的细胞成像，他们逐渐关注细胞定量化，从而最大化地读取显微成像反映的生物学信息，定量成像技术平台的小型化、个性化、智能化也已成为趋势。赛默飞细胞分析高级科学家 Nicholas Dolman博士在研讨会上介绍了赛默飞高内涵细胞成像定量分析领域的创新应用和最新成果，并讲解了如何从细胞显微成像中最大可能地获得数据、挖掘与此相关的生物信息。另外，来自全国众多知名科技研究机构和企业的约240位代表与赛默飞多位国内外细胞成像和定量分析专家热烈讨论。其中，中山大学、上海交通大学、中国科学院国家蛋白质科学中心、中国科学院基因组研究所、中国医学科学院药物所以及南方医科大学等科学家分享了他们对赛默飞细胞成像产品的认知和使用心得。# # #关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码：TMO）是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额170亿美 元，在50个国家拥有约50,000名员工。我们的 使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们的产品和服务帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发 展、提高实验室生产力。借助于首要品牌Thermo Scientific、Applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific和Unity Lab Services，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已超过35年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉、昆明等地设立了分公 司，员工人数约3800名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为 了满足中国市场的需求，现有7家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在全国共设立了4个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应 用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成 立的中国技术培训团队，在全国有超过2000名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网 站：www.thermofisher.com

生命科学研究过程离不开各类科学仪器的帮助，仪器信息网特别策划话题：“生命科学技术平台经验分享” ，邀请高校、科研院所公共技术平台的老师分享技术心得和经验，方便生命科学领域研究人员了解相关技术进展，学习仪器使用方法。本篇由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心细胞分析技术平台高级技术主管涂溢晖撰写，涂老师对光片显微镜的成像特点、难点、解决方法以及应用范围进行了详细的阐述。以下为供稿内容：显微镜自从300多年前发明以来，因其制样相对简单、观察参数多、可活体成像等特点成为生命科学领域不可或缺的研究工具。而近百年来理论和技术的飞速发展，使得显微镜成像的质量、空间分辨率和时间分辨率都有很大的提升。宽场显微镜光路简单、成像便捷，使用最广泛，但因非焦平面的光干扰而图像信噪比较差。激光共聚焦扫描显微镜加入了共轭的针孔，过滤掉了非焦平面的信号而大大提升图像的信噪比、提高分辨率，但因其是点扫描成像，成像速度大大降低，而且因为物镜工作距离和数值孔径的制约，成像深度一般也只有200微米左右。双光子显微镜因红外激光穿透力的提升，虽然可将成像深度扩展到1毫米，但光毒性和光漂白作用非常大。要做到在组织细胞水平上大尺度大视野的成像，目前光片显微镜是一个不错的选择。光片显微镜与上述传统显微镜在光路上有很大的区别（图1），传统显微镜激发和发射在同一个方向上，而光片显微镜采用正交光路设计，即从样品侧面照射激发样品荧光，成像物镜与照明物镜成90度正交，互相垂直。样品受激发的层面即成像层面，不存在离焦信号，提高了图像的信噪比，通过移动光束或样品快速获取全样品的荧光信号，减少对样品的光毒性和光漂白。为了保证照明光路的均匀，通常使用两个照明物镜进行双侧照明，采用sCOMS成像，提高量子效率和成像速度。图1. 宽场显微镜与光片显微镜光路示意图目前实现光片的技术主要有高斯扫描光束、贝塞尔光束和晶格光束。高斯扫描光束利用扫描振镜的高速运动将点状光束形成“虚拟”片状光源。贝塞尔光束是一种非衍射光束，在一定距离内几乎没有衍射，经过散射后，形变失真很小。相比高斯光束，它能形成更薄的光片。晶格光片可以理解为结构照明的贝塞尔光束，它既保持了光片空间上的薄度，又利用结构照明提高空间分辨率。生物样品要想做到大尺度、深层次的成像，只有光路上的改进是不够的，生物样品之所以无法做到深度成像，另一个很重要的原因就是生物样品结构多、成分复杂，且任何一个组分都能吸收光和散射光，这就导致激发光和发射光都还无法穿透较厚的样品就被吸收或散射掉了。因此，要想进行深层次的生物样品成像，须将样品进行透明化处理，即用化学试剂将样品中的脂质、水分、色素等物质去除，从而使样品达到透明状态，内部的折射率尽量均一，减少光的吸收和散射。目前常用的透明化方法有有机溶剂和水溶剂两种方法。有机溶剂透明化方法即疏水透明化方法，一般先用脱水试剂去除水分和一部分脂质，再用有机溶剂去除脂质，最后浸入折射率匹配液中，以获得均匀的折射率。常用的方法有iDISCO和PEGASOS等，以上方法透明化程度高，用时较短，与蛋白质的折射率更匹配，缺点是样品有一定程度的固缩，有机试剂会引起荧光蛋白淬灭或保护性较差，有毒性且会挥发。水溶试剂透明化方法即亲水透明化方法，一般用除垢剂将样品中的脂质去除，再匹配折射率。常用的方法有CUBIC，该方法对荧光蛋白保护性较好，价格便宜，试剂相对更安全，但用时较长，样品有轻度的膨大。科学家们又利用其膨大样品的特性，筛选出既能保持样品结构又能将其膨大数倍之大的CUBIC-X的方法，将更多细节暴露在显微镜下并得以清晰成像。水凝胶包埋透明化方法，如CLARITY、PACT、SHIELD等方法应用较少，它对荧光蛋白保护性好，但用时较长，需要专用设备。生物样品的抗体标记一般在透明化之前。常规带荧光的生物样品可以首选水溶性试剂进行透明化处理，结构致密或坚硬的组织用有机溶剂透明化效果可能更好。在成像过程中如果需要用胶水固定样品的话，且样品的体积又很微小，可以用低熔点琼脂糖进行包埋。对本身较透明的样品或经过透明化的样品，在光片显微镜上可以进行大视野、大尺度、深层次、亚细胞水平的荧光成像，成像广度和深度都可达到厘米级。光片显微镜在神经学、发育学、肿瘤学等生命科学领域都有广泛应用。光片显微镜虽然能对透明化的整个组织甚至小动物进行细胞水平的整体荧光成像，获取得到很多以前无法获得的图像，但是在实际应用中仍存在一些问题。首先，因为透明化试剂多种多样，每种的折射率都不一样，所以每次更换成像物镜或换新的透明化试剂，都需要调节光路以匹配相应的折射率，以达到最佳的成像效果。成像用透明化试剂必须干净无杂无气泡。其次，成像质量仍然受限于成像物镜NA值，要想提高成像分辨率，必须用高NA的物镜，但这样物镜的工作距离和景深就小，会带来成像深度的降低。样品虽然透明或经过了透明化处理，组织样品的荧光强度仍然会随着离成像物镜距离的增加而衰减，从而形成近物镜的样品荧光相对较强，远离物镜的荧光相对较弱。那么在满足目标细胞、结构清晰成像的情况下，可以考虑减少样品的厚度，或是通过双物镜成像或旋转样品多次成像，使成像质量得到提升，但是荧光衰减的现象仍然无法完全避免。再次，透明化使用的有机试剂的毒性和对物镜的潜在危害需要考虑在内。最后，就是光片显微镜成像的数据庞大，单个文件从几十GB到TB级，这就给后期的运算处理带来很大的挑战。在今后的应用中，无毒化、渗透迅速、对蛋白保护性好的透明化试剂的开发将可以缩短样品处理等待时间、保护表达的蛋白以及实验人员的健康。对于庞大数据的后期处理算法的改进与优化，将减少数据存储占用空间、缩短实验数据处理时间，提升用户的使用体验感，最终拓展该技术在生命科学领域、临床精准诊断领域等的应用前景。作者简介涂溢晖，高级工程师，现任中国科学院分子细胞科学卓越创新中心细胞分析技术平台高级技术主管。2004年加入中科院生物化学和细胞生物学研究所细胞分析技术平台，致力于细胞分析新技术新方法的开发及应用推广、大型仪器运行维护及技术服务的共享和显微成像、流式专业人才的培养，到目前完成了三个中科院功能开发项目。

瑞士Viventis公司推出的高通量活细胞高分辨光片显微镜LS系列，是一款全新的光片成像平台，该设备适用于活性光敏感样品（如卵子、胚胎、类器官等）的长期成像，具有低光毒性、高分辨率等特点。高通量活细胞高分辨光片显微镜是近些年来研发的创新技术，它的照明光是与一张与成像面平行的薄薄的光片，只有焦平面的样品被照亮，而光片上下的样品不受影响。该成像系统在细胞与组织层面的实时成像对于深入理解生物学行为至关重要。尤其适合于对直径达300 μm的光敏样品（如卵母细胞，胚胎和类器官）进行长期实时高时空分辨率和低光毒性的观察与成像。Viventis提供细胞发育过程的环境并进行实时成像Viventis的主要特点——双侧照明光片显微镜双侧照明均可以通过软件进项控制，仅需要点击鼠标就可以控制光束的平移和旋转。光片厚度仅为1.5~6 μm，且厚度可调、位置可自动校准，以适应更多的样本尺寸。配合上高NA物镜，可以实现更好的穿深，更少的伪影。另外，系统配置可见激发激光器，让用户通过检测物镜，对自定义样品中感兴趣的区域进行快速定位成像操作。高通量，多样品同时成像Viventis光片显微镜可以快速对多个样品进行同时成像而无需更换样品，支持绝大多数胚胎样品并可并排摆放，方便添加培养基、加药等操作。Viventis的样本槽大于50 mm，对于并排的样本系统也可以连续采集成像。对于细胞球、类器官等本身较易漂浮的样本，Viventis也提供了较好的解决方案，采用人工基底膜/水凝胶嵌入式等方案，实现上述样本的稳定成像。软件界面简洁 易于上手Viventis系统对于光片成像的初学者来说操作简单，多种模式一键切换，软件界面简洁，可以帮助您快速的建立自己的光片成像之旅，打开lightsheet大门，助力科研之路。典型文章：[1] Science. Mechanism of spindle pole organization and instability in human oocytes.2022[2] Nature. Left–right symmetry of zebrafish embryos requires somite surface tension.2022[3] Nature cell biology. Cell fate coordinates mechano-osmotic forces in intestinal crypt formation. 2021[4] Cell Stem Cell. Capturing Cardiogenesis in Gastruloids. 2021[5] Science. Hydraulic fracturing and active coarsening position the lumen of the mouse blastocyst. 2019[6] Nature. Self-organization and symmetry breaking in intestinal organoid development. 2019典型国外用户：国内用户：相关产品1、高通量活细胞高分辨光片显微镜

项目编号：中大招（货）[2022]035号项目名称：中山大学生态学院荧光显微镜和荧光细胞成像仪采购项目预算金额：205.0000000 万元（人民币）采购需求：1、招标采购项目内容及数量：包组1采购倒置荧光显微镜2台、正置荧光显微镜2台、宏观变倍荧光显微镜1台；包组2采购荧光细胞成像仪2台。（本项目允许产自中华人民共和国关境外的进口货物投标，本项目不属于专门面向中小企业采购项目，本项目所属行业属于工业。具体内容及要求详见公告附件招标文件）。 2、项目（包组）预算及经费来源： 项目总预算为2,050,000.00元人民币，包组1预算为 1870000.00 元人民币（倒置荧光显微镜的预算为720,000.00元人民币，单项预算价格（最高限价）为360,000元人民币；正置荧光显微镜的预算为700,000.00元人民币，单项预算价格（最高限价）为350,000元人民币；宏观变倍荧光显微镜的预算为450,000.00元人民币，单项预算价格（最高限价）为450,000元人民币）；包组2预算为 180000.00 元人民币，单项预算价格（最高限价）为90,000元人民币。经费来源为财政性资金。合同履行期限：交货时间：合同签订后100个日历天以内。交货地点：深圳校区理学园707。本项目( 不接受 )联合体投标。

项目编号：HBCZ-22020156-221518项目名称：华中科技大学同济医学院附属同济医院采购显微成像流式细胞分析仪项目预算金额：220.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：220.0000000 万元（人民币）采购需求：包号设备名称数量预算总价/最高限价（万元）交货期质保期是否可以采购进口产品备注1显微成像流式细胞分析仪1220合同签订后2个月内2年是 合同履行期限：合同签订后2个月内。本项目( 不接受 )联合体投标。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "2019年12月9日，布鲁克宣布推出Luxendo TruLive3D成像仪-光片成像系统。新系统具有双面照明和高效的光收集功能，可在其原始3D环境中快速成像各种生物样品。TruLive3D成像仪利用单平面照明显微镜（SPIM）的一般优势，以最小的曝光量，共聚焦分辨率和3D出色的对比度实现快速3D成像。扩展的样品室可进行多样品实验，集成的环境室可确保即使是最精细的样品（如干细胞，人类原代细胞和类器官）的长期实时观察。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "“我们的主要乳腺癌小鼠模型使我们能够特异性地诱导和控制3D类器官中癌症的发生和发展，”德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）小组负责人Martin Jechlinger博士说，他是第一位进行TruLive3D成像仪测试的研究人员。“过去，我们一直成功地使用了光片成像技术，新的Luxendo系统使我们能够在每个成像过程中将实验规模扩展到数百个类器官，这标志着我们的研究有了巨大的飞跃。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong关于Luxendo TruLive3D成像仪/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "Luxendo TruLive3D成像仪系统保持了InVi SPIM的易用性和稳定性，并进行了优化，可对活体标本进行快速3D多样品成像。光学概念具有双面照明和从下方进行的单镜头检测，可实现快速采集，高分辨率成像和最小的阴影效果，而宽视场成像选件有助于样品定位。大型样品室（长度为75毫米）可容纳多达100个样品进入样品室槽，是小胚胎（例如斑马鱼，果蝇和小鼠）或3D椭球体的多位置成像的理想选择。例如，延时胚胎成像实验可以从TruLive3D Imager的设计和性能中受益匪浅。span style="text-indent: 2em " /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "为方便倒置光片显微镜（InVi SPIM和TruLive3D Imager）的样品安装，Luxendo的新TruLive3D Dish系列针对细胞，3D细胞培养系统，类动物和小动物的光片成像进行了优化。无菌双孔培养皿随时可以使用和定制，并且可以像标准培养皿一样培养样品或将其放入容器中。新的盘子也无缝地集成到TruLive3D Imager的大隔间中，该隔间最多可容纳三个盘子，以最大化产量。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 250px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/d6cdc6ff-6a30-435a-b04f-df30c7b6aa40.jpg" title="Luxendo TruLive3D Imager.jpg" alt="Luxendo TruLive3D Imager.jpg" width="400" height="250" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "Luxendo TruLive3D Imager/p

一、项目基本情况项目编号：ZB0107-202304-ZCHW0368项目名称：武汉大学细胞成像平台建设、小动物三维活体光学成像系统和原子力显微镜采购项目预算金额：2350.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：2350.0000000 万元（人民币）采购需求：本项目分成4个包，投标人可兼投兼中，如投四个包则需分开编制标书 ，本项目接受进口包号货物名称单位预算（限价）是否接受进口备注01包高内涵成像分析系统1套700万元接受02包超高分辨率共聚焦成像系统1套850万元接受03包小动物三维活体光学成像系统1套500万元接受04包原子力显微镜1套300万元接受合同履行期限：交货期：01-03包：合同签订后90日内 ；04包：合同签订后240日内 ，质保期：01包和03包：验收合格后至少1年；02包：验收合格后至少3年，包含激光器；04包：验收合格后至少5年本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年04月19日 至 2023年04月24日，每天上午8:00至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：阳光招采电子招标投标交易平台（网址：https://www.yangguangzhaocai.com/）方式：1.拟参加本项目的投标人须在阳光招采电子交易平台免费注册（网址：https://www.yangguangzhaocai.com ---【新用户注册】，相关操作帮助详见：帮助中心--- 投标人注册操作指南）； 2.注册完成后，请于 2023 年 4 月 19 日至 2023 年 4 月 24 日17:00时止（北京时间）登录电子交易平台，点击【投标人】，在【公告信息】---【采购公告】栏下载采购文件，300元/份（包），售后不退。联合体参与响应的，由牵头人注册及下载采购文件。未按规定获取采购文件的，其响应文件将被否决； 3.本项目非全流程电子标，投标人无须办理CA数字证书； 4.在电子交易平台遇到的各类操作问题（登录、注册认证、报名购标、制作及上传标书等问题），请拨打技术支持电话010-21362559（工作日:08:00～18:00；节假日:09:00～12:00，14:00～18:00)； 5.企业注册信息审核进度问题咨询电话：027-87272708； 6.项目具体业务问题请向代理机构联系人咨询（联系方式详见本公告第七条）。售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：武汉大学本级　　　　　地址：武汉市武昌区八一路299号　　　　　　　　联系方式：吴老师 027-68754589　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：湖北国华项目管理咨询有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：武汉市武昌区中北路109号中铁1818中心10楼　　　　　　　　　　　　联系方式：杨楚君 王丹萍 王刚 刘晓栋 张靖佶 027-87271918　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：杨楚君 王丹萍 王刚 刘晓栋 张靖佶电　话：　　027-87271918

2023年8月6日至12日，由清华大学蛋白质研究技术中心、生物医学测试中心、中国细胞生物学学会细胞器生物学分会联合主办的第四届活细胞与超高分辨成像高级研讨会在清华大学成功举办。众多领域专家学者、行业头部翘楚齐聚一堂，和来自全国各地的100余位青年学者一起见证了这场学术盛宴。研讨会邀请了北京大学席鹏教授、陈良怡教授、孙育杰教授，中科院生物物理所李栋研究员，中国科技大学唐爱辉教授，西湖大学章永登研究员、清华大学陈春来副教授等十数位在活细胞、超分辨、单分子成像等领域的知名专家进行报告，还邀请了尼康、徕卡、蔡司等公司就超分辨成像、一体化活细胞成像等仪器进行了专业介绍和体验展示。在本次研讨会上，力显智能科技联合创始人兼COO张猛博士就《单分子定位超高分辨率显微镜iSTORM在生物医学领域的应用》进行了相关报告分享。会议期间，力显智能科技研发的新品活细胞超高分辨率显微成像系统iSTORM VIVO在清华大学正式发布，更是为这场精彩盛宴增添了一抹亮色。现场，清华大学高级工程师王文娟老师与力显智能科技联合创始人兼COO张猛博士共同为活细胞超高分辨率显微成像系统iSTORM VIVO揭幕。揭幕仪式力显智能科技联合创始人兼COO张猛博士表示：非常感谢一路支持力显的各位朋友和老师，是大家的支持和帮助，促成了这次活细胞超分辨新品在清华大学的圆满发布，这是广大用户对力显超分辨的再一次肯定，也是力显智能科技自研国产超分辨之路的又一个重要里程碑。活细胞超高分辨率显微成像系统iSTORM VIVO作为目前国内唯一的商业化单分子超分辨显微系统，iSTORM成功实现了光学显微镜对衍射极限的突破，使得在20纳米的分辨率尺度上从事生物大分子的单分子定位与计数、亚细胞及大分子复合物结构解析、生物大分子生物动力学等的研究成为现实。在原先标准版iSTORM的基础上，经光机系统、染料、算法协同开发，iSTORM VIVO在活细胞超分辨成像领域获得极大技术提高，提升原始图像拍摄速度，搭配高密度快速荧光定位算法，可以在维生条件下进行快速活细胞超高成像，以高精密度的成像能力解析活细胞的各种生命生理过程，极大弥补了传统STORM技术在活细胞超分辨成像领域的短板，给生命科学、医学等领域带来重大突破。

近日隆重庆祝安捷伦BioTek Cytation 3细胞成像微孔板检测系统与安捷伦BioTek系列成像和显微镜仪器问世十周年。自推出以来，全球已有数千名研究人员借助安捷伦BioTek Cytation系列产品来推动前沿科学研究的发展。几个世纪以来，为助力生命科学领域实现新发现与突破，光学显微镜一直扮演着重要的角色。十年前，安捷伦BioTek在此基础上推出了BioTek Cytation 3细胞成像微孔板检测系统，以及增强显微镜的概念，由此创造出一款自动化解决方案，帮助研究人员完成从图像采集到获取可发表数据的全过程。Cytation 3细胞成像微孔板检测系统一经面世，借助其丰富的功能与极具竞争力的价格，推动了自动化成像的广泛应用。在这款产品问世之前，研究人员必须在传统显微镜或昂贵的高内涵筛选成像系统之间做出选择，而Cytation 3为实验室开启了自动化成像的大门。自此，这款革命性产品推动了许多科学发现，数千篇同行评审出版的论文都引用了BioTek Cytation产品，证实该款产品体现的重要作用。安捷伦BioTek不断改进这一关键产品线，以扩展其能力。最新的安捷伦 BioTek Cytation C10 共聚焦微孔板成像检测系统，将传统的多功能微孔板检测与宽场和转盘式共聚焦成像显微镜集成到一台设备中。共聚焦成像显微镜能够达到宽场光路无法实现的样品细节水平，使实验室能够更好地进行3D细胞模型实时分析，从而加快研究进程。3D细胞模型（例如类器官模型）正在成为当前疾病和药物发现研究的前沿课题。安捷伦副总裁兼BioTek产品线总经理Xavier Amouretti表示：“借助Cytation 3，用户只需单击一个按钮即可采集、处理并分析数千个数据点。这些通过我们的软件采集与分析的图像，对与癌症研究、传染病和药物发现相关的各种高增长市场提供了洞察。”

2023年5月31日，北京——安捷伦科技公司（纽约证交所：A）近日隆重庆祝安捷伦BioTek Cytation 3细胞成像微孔板检测系统与安捷伦BioTek系列成像和显微镜仪器问世十周年。自推出以来，全球已有数千名研究人员借助安捷伦BioTek Cytation系列产品来推动前沿科学研究的发展。　　几个世纪以来，为助力生命科学领域实现新发现与突破，光学显微镜一直扮演着重要的角色。十年前，安捷伦BioTek在此基础上推出了BioTek Cytation 3细胞成像微孔板检测系统，以及增强显微镜的概念，由此创造出一款自动化解决方案，帮助研究人员完成从图像采集到获取可发表数据的全过程。　　Cytation 3细胞成像微孔板检测系统一经面世，借助其丰富的功能与极具竞争力的价格，推动了自动化成像的广泛应用。在这款产品问世之前，研究人员必须在传统显微镜或昂贵的高内涵筛选成像系统之间做出选择，而Cytation 3为实验室开启了自动化成像的大门。自此，这款革命性产品推动了许多科学发现，数千篇同行评审出版的论文都引用了BioTek Cytation产品，证实该款产品体现的重要作用。　　安捷伦BioTek不断改进这一关键产品线，以扩展其能力。最新的安捷伦 BioTek Cytation C10 共聚焦微孔板成像检测系统，将传统的多功能微孔板检测与宽场和转盘式共聚焦成像显微镜集成到一台设备中。共聚焦成像显微镜能够达到宽场光路无法实现的样品细节水平，使实验室能够更好地进行3D细胞模型实时分析，从而加快研究进程。3D细胞模型（例如类器官模型）正在成为当前疾病和药物发现研究的前沿课题。　　安捷伦副总裁兼BioTek产品线总经理Xavier Amouretti表示：“借助Cytation 3，用户只需单击一个按钮即可采集、处理并分析数千个数据点。这些通过我们的软件采集与分析的图像，对与癌症研究、传染病和药物发现相关的各种高增长市场提供了洞察。”

5月31日，中国科学院新疆生态与地理研究所公开招标，购买高内涵细胞成像仪、激光显微切割系统两台仪器，预算420万元。　　项目编号：OITC-G210300028　　项目名称：中国科学院新疆生态与地理研究所细胞成像与捕获技术平台采购项目　　预算金额：420.0000000 万元(人民币)　　采购需求：包号货物名称数量（台/套）是否允许采购进口产品采购预算（人民币）1高内涵细胞成像仪1台是420万元激光显微切割系统1台　　合同履行期限：合同生效后90天内。　　本项目( 不接受 )联合体投标。　　开标时间：2021年06月21日 10点30分(北京时间)0028技术部分.doc

一、项目基本情况1.项目编号：HYHAQD2024-0100项目名称：中国海洋大学激光共聚焦显微镜平台采购项目预算金额：850.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：850.000000 万元（人民币）采购需求：包号货物名称数量简要技术需求1激光共聚焦显微镜平台1套简要技术需求详见招标公告附件。合同履行期限：合同签订后开始履行，至项目完成（质保期满）为止。本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号：HYHAQD2024-0102项目名称：中国海洋大学小动物成像系统采购项目预算金额：450.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：450.000000 万元（人民币）采购需求：包号货物名称数量简要技术需求1小动物成像系统1台简要技术需求详见招标公告附件。合同履行期限：合同签订后开始履行，至项目完成（质保期满）为止。本项目( 不接受 )联合体投标。3.项目编号：HYHAQD2024-0101项目名称：中国海洋大学全自动活细胞显微成像系统采购项目预算金额：150.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：150.000000 万元（人民币）采购需求：包号货物名称数量简要技术需求1全自动活细胞显微成像系统1套简要技术需求详见招标公告附件。合同履行期限：合同签订后开始履行，至项目完成（质保期满）为止。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2024年03月15日 至 2024年03月21日，每天上午8:30至12:00，下午12:00至16:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：邮箱（panghaosheng@sdhyha.com）方式：（1）扫码填报信息：投标人扫描附件二维码，选取所要参与的项目点击“我要缴费”，根据提示完善投标人信息后保存提交（经办人选择逄昊晟）。 （2）投标人电汇标书费。 （3）投标人将法人授权委托书原件和被授权人身份证原件的扫描件、标书费汇款凭证的扫描件发至邮箱（panghaosheng@sdhyha.com）。售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国海洋大学　　　　　地址：山东省青岛市崂山区松岭路238号　　　　　　　　联系方式：崔老师 0532-66781979　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：海逸恒安项目管理有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：山东省青岛市崂山区香岭路1号北大资源博雅3号楼22层2203室　　　　　　　　　　　　联系方式：逄昊晟、曹丽娜 0532-85761207　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：逄昊晟、曹丽娜电　话：　　0532-85761207

从头脂肪生成(DNL)是脂肪和肝脏组织产生脂质代谢的关键过程。该途径的失调与肥胖、非酒精性脂肪性肝病和II型糖尿病密切相关。但是DNL在细胞内的研究非常困难，常规的脂质染料缺乏特异性，抗体和小分子染料很难特异性标记这些脂质体。虽然目前可以使用葡萄糖基代谢探针等同位素来标记这些物质，但是很难具备亚微米级别的空间分辨率，同时无法对细胞内部进行成像，也不能提供脂质的特性和其他环境生物分子的组成信息。这些都极大的限制了脂质体的相关研究，尤其是活细胞内脂质代谢的研究。美国PSC公司研发的全新非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage的出现为上述问题提供了新的解决方案。mIRage采用新型光学光热诱导共振（O-PTIR）技术，不仅具备传统FTIR的特性，可以对物质的分子结构进行解析，还克服了传统红外空间分辨率不足，无法精细表征细胞内部结构的问题，其分辨高达500 nm，可在亚微米尺度上实现对细胞结构的观测，与光学显微镜基本相同，有助于理解亚细胞器结构。设备光热膨胀技术能够在不接触样品的情况下进行检测，大幅度简化了样品制备过程，全程对样品无污染，并且没有米氏散射问题，可在不平整的表面上取得良好的谱线。而其特有的探测机制使得mIRage能够很大限度上避免水的干扰，真正实现活细胞的探测。 近期，耶鲁大学成功安装了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，并在活细胞脂肪代谢研究中取得了新的进展！在该研究中，Sydney O. Shuster等人使用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage观测DNL在活细胞和固定脂肪细胞中的分布。作者认为在DNL、葡萄糖或其他碳水化合物代谢形成游离脂肪酸(FFA) 和甘油三酯的途径中，首先形成糖酵解丙酮酸，后被带进线粒体，通过TCA循环转化为柠檬酸盐。柠檬酸盐再转化为酰基辅酶a和丙二酰辅酶a用于脂肪酸合成并产生甘油三酯，然后储存在脂滴中作为能量储备。通过mIRage对固定的3T3-L1细胞的成像分析，作者通过脂肪代表性的酯羰基振动1747cm-1成功定位到细胞中的大部分脂质、甘油三酯的分布，并通过1655和1541cm-1处的酰胺-I和酰胺-II带定位蛋白质。DNL的代谢途径与固定细胞的明场与红外脂质体与蛋白的热图成像 为了跟踪葡萄糖代谢和DNL，作者给细胞喂入13C葡萄糖来代替12C葡萄糖。因为它的分子振动模式与所涉及的原子质量增加导致红外波数的红移，通过检测发现羰基的拉伸震动红移了44 cm-1。有趣的是1239 cm-1的波段本身不能明确地区分给C-O-C或PO2 ，而未标记细胞中的不对称拉伸在13C标记后时消失，这可能是红移到相邻的峰中导致的。这表明该峰值的主要来源是C-O-C 甘油三酯和/或胆固醇酯的不对称拉伸震动，并且磷脂不会显著地干扰3T3-L1脂肪细胞中的信号。而蛋白信号在这一过程中没有变化，表明蛋白质不会随着13C葡萄糖的供给而偏移。与之相对，CH3和CH2相关的1450cm-1波段蛋白质和脂类的变形和伸展震动的出峰不变。这可能是由于形成的甘油三酯来自游离脂肪酸和甘油的酯化。虽然两者都是 FFA和甘油由葡萄糖通过糖酵解产生，但它们以不同的速度产生和回收，影响着这些波段的移动速率。进一步对加入13C葡萄糖24、48和72小时后的细胞进行检测，结果显示平均单细胞13C/12C比率在测试期间(72小时)持续增加，最终比率为0.54±0.14。其中大部分的13C转化成甘油三酯，并且DNL在空间上也是异质的。对不同时间点固定的细胞进行观测和对比其中的DNL含量 在活细胞实验中，也取得了和固定细胞类似的结果，并且活细胞的光谱图像比固定的更清晰，细胞和与蛋白质酰胺-I信号重叠较少证明了这项技术甚至可以检测到活细胞中甘油三酯到12C甘油三酯13C比率的微小差异。活细胞的DNL含量观测综上所述，非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage在细胞成像中具有优异的潜力，可以提供脂质种类的信息，提供对低浓度物质如游离脂肪酸的定位，并允许对每个样品的脂质和蛋白质光谱特征进行全面位置光谱分析，并且能够应用长时间观测。这项技术未来将可以用于绘制细胞系和细胞内DNL的比率、疾病状态，进一步揭示DNL 导致代谢紊乱的原因。在评估针对调节DNL和治疗疾病的药物方面提供诸多帮助。 参考文献：Spatiotemporal Heterogeneity of De Novo Lipogenesis in Fixed and Living Single Cells. J. Phys. Chem. B 2023, 127, 2918&minus 2926为满足国内日益增长的生物红外表征需求，更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，为您提供样品测试、样机体验等机会，期待与您的合作！

胰岛是最重要的血糖调控微器官，结构上主要由α和β两类细胞组成。机体内胰岛散落分布于胰腺器官内（每只小鼠大约有1000个胰岛，每个人大约有1000000个胰岛）。胰岛之间存在较大异质性（如胰岛大小，细胞类型组成比例等），胰岛的异质性为其功能多样性提供了基础。功能上，高糖刺激下胰岛呈现有规律的钙震荡，导致胰岛素的分泌。有趣的是，胰岛呈现出不同等震荡模式，大致分为快速震荡 (60 秒)，慢速震荡 (100秒)，及快慢复合的震荡。钙震荡信号紊乱与糖尿病进程高度相关，因此其调控机制一直被广泛研究。2022年6月29日，来自北京大学定量生物学中心的汤超团队和北京大学未来技术学院的陈良怡团队在Nature Communications杂志发表了一篇题为 Pancreatic α and β cells are globally phase-locked 的文章。该工作发现在高糖刺激下小鼠胰岛内与细胞呈现集体锁相的钙震荡规律，并结合生物实验与数学模型研究了胰岛内α与β细胞旁分泌调控钙震荡与锁相的机理。该研究通过结合微流控芯片与钙离子荧光显微镜成像，发现在同一胰岛中，空间上细胞激活顺序高度保守，时间上震荡周期高度可重复（图1）——说明震荡模式是胰岛稳定的内在性质。图1：微流控芯片实验示意图及胰岛的快速，慢速，及复合钙震荡模式。他们进一步通过构建α和β细胞双色钙荧光蛋白标记转基因小鼠（图2），发现在胰岛震荡中α和β细胞呈现集体锁相，两类细胞交替激活，每类细胞之间高度同步。通过定量分震荡模式发现α细胞与β细胞的震荡相位呈现出高度的规律性：α细胞的相位落后于β细胞约20秒，而α细胞的相位落后于β细胞的时间是可变的，并决定了胰岛的震荡模式。图2：α与β细胞双色钙荧光蛋白标记转基因小鼠（左）及快速，慢速，及复合钙震荡模式胰岛中与细胞平均钙活动（右）。为了理解胰岛内α与β细胞相互作用与震荡模式的关系，文章构建了胰岛细胞震荡子数学模型。模型发现胰岛内α与β细胞间不同的耦合强度可以导致快速，慢速及复合震荡多种活动模式，使胰岛系统兼具鲁棒性及灵活性。模型还预测了胰岛震荡模式与细胞相互作用之间的关系：慢速震荡时，α对β细胞促进作用较弱；复合震荡时，α细胞对β细胞促进作用较强，而β细胞对α细胞的抑制作用较弱；快速震荡时两者的互相作用都强。数学模型提示胰岛钙震荡周期受旁分泌调节，研究进一步验证发现胰岛震荡周期与胰岛内细胞数量高度相关（图3），细胞数量越多震荡周期越快。图3：胰岛震荡周期与胰岛内细胞数量高度相关以往近40年的研究工作主要将胰岛不同的震荡模式简化为β细胞的内在差异。然而分离的β细胞只呈现慢速震荡，因此这一传统假设受到挑战。该研究观察到胰岛内α和β细胞钙活动呈现集体锁相，并发现α细胞对胰岛快速钙震荡的产生至关重要。并通过结合数学模型说明胰岛不同震荡模式受胰岛内旁分泌的调控。北京大学的博士后任惠霞，黎彦君，韩成盛为论文共同第一作者。汤超和陈良怡均为北大清华生命科学联合中心PI。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31373-6

一、项目编号：中大招（货）[2022]035号（招标文件编号：中大招（货）[2022]035号）二、项目名称：中山大学生态学院荧光显微镜和荧光细胞成像仪采购项目三、中标（成交）信息供应商名称：广东升捷仪器有限公司供应商地址：广州市黄埔区东荟二街81号438房中标（成交）金额：186.9000000（万元）四、主要标的信息序号 供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元) 1 广东升捷仪器有限公司 倒置荧光显微镜（研究型倒置显微镜平台）；正置荧光显微镜；宏观变倍荧光显微镜（荧光体视显微镜） LEICA；LEICA；LEICA DMi8；DM4B；M205 FA 2台；2台；1台 359800；349800；449800

详细信息 关于良渚实验室单细胞记录系统等科研设备的竞争性磋商公告[浙江求是招标代理有限公司] 浙江省-杭州市-余杭区 状态：公告 更新时间： 2023-03-16 招标文件: 附件1 附件2 项目概况单细胞记录系统等科研设备 采购项目的潜在供应商应在微信获取（扫描附件二维码或关注“浙江求是招标代理有限公司”企业公众号）或现场获取。（杭州市西湖区玉古路173号中田大厦21楼H室）获取采购文件，并于2023年3月29日9:30:00（北京时间）前递交响应文件。一、项目基本情况1.项目编号：QSZB-F(H)-A23027(CS)2.项目名称：单细胞记录系统等科研设备（非政府采购项目）3.采购方式：竞争性磋商4.合同履约期限：单细胞记录系统：合同签订后120日内；转运体研究仪器：合同签订后90日内；SIM超分辨显微镜：合同签订后120日内；体视显微镜：合同签订后120日内；转盘共聚焦显微镜：合同签订后120日内；活体荧光扫描显微镜系统：合同签订后180日内；小动物用内窥镜：合同签订后180日内；高通量活细胞成像仪：合同签订后60日内；超速离心机碳纤维转头：合同签订后90日内；流式细胞仪液流系统：合同签订后90日内；数字玻片扫描成像系统：合同签订后120日内；超高分辨激光共聚焦显微镜：合同签订后120日内；实时荧光定量PCR仪：合同签订后90日内；细胞能量代谢分析仪：合同签订后90日内；冷冻切片机：合同签订后90日内；石蜡包埋机：合同签订后90日内；石蜡切片机：合同签订后90日内；自动组织脱水机：合同签订后90日内。5.本项目不接受联合体响应。6.采购需求： 标项 名称 数量 单位 简要技术需求或服务要求 是否允许采购进口产品 预算金额（万元） 一 单细胞记录系统、转运体研究仪器 1 批 详见采购需求 是 310 二 SIM超分辨显微镜 1 套 详见采购需求 是 450 三 体视显微镜、转盘共聚焦显微镜等 1 批 详见采购需求 是 1035 四 小动物用内窥镜 1 套 详见采购需求 是 80 五 高通量活细胞成像仪 1 套 详见采购需求 是 282 六 超速离心机碳纤维转头、流式细胞仪液流系统等 1 批 详见采购需求 是 550 七 实时荧光定量PCR仪、细胞能量代谢分析仪 1 批 详见采购需求 是 245 八 冷冻切片机、石蜡包埋机等 1 批 详见采购需求 是 60.8 二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定，未被“信用中国”（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单。2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无3.本项目的特定资格要求：无三、获取采购文件1.时间：2023年3月16日至2023年3月28日(双休日及法定节假日除外)上午：8:30-11:30、下午：13:00-17:00。获取磋商文件截止时间之后潜在供应商依然可以获取磋商文件，如对磋商文件有质疑的应在规定的质疑期限内提出。2.地点：浙江求是招标代理有限公司（杭州市西湖区玉古路173号中田大厦21楼H室）3.方式：微信获取（扫描附件二维码或关注“浙江求是招标代理有限公司”企业公众号）或现场获取。获取文件联系人：於路莹；联系方式：0571-876661124.售价：500元整，售后不退。收款单位（户名）：浙江求是招标代理有限公司开户银行：工行浙大支行银行账号：1202024609900033043财务联系方式：0571-87666113开票信息请发送邮件至：caiwu@qszb.net，提供：项目名称或编号、开票资料、收件信息并注明专普票。5.供应商未按照本公告规定的方式获取磋商文件的，响应文件将被拒绝。四、响应文件提交1.响应文件提交截止时间：2023年3月29日9:30:00（北京时间）2.地点：杭州市西湖区玉古路173号中田大厦16楼求是招标7号会议室备注：供应商应当在磋商文件要求的截止时间前，将响应文件密封送达指定地点。在截止时间后送达或者未密封的响应文件为无效文件，采购代理机构将予以拒收。五、开启1.响应文件开启时间：2023年3月29日9:30:00（北京时间）2.地点：杭州市西湖区玉古路173号中田大厦16楼求是招标7号会议室六、公告期限自本公告发布之日起3个工作日。七、其他补充事宜1.供应商认为采购文件使自己的权益受到损害的，可以自获取采购文件之日或者采购公告期限届满之日（公告期限届满后获取采购文件的，以公告期限届满之日为准）起7个工作日内，对采购文件需求的以书面形式向采购人提出质疑，对其他内容的以书面形式向采购人和采购代理机构提出质疑。质疑函范本请到浙江政府采购网下载专区下载。2.需要落实的政府采购政策：包括节约资源、保护环境、支持科技创新、促进中小企业发展等。详见磋商文件的第三章-采购项目需要落实的政府采购政策。▲3.单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得参加同一合同项下的政府采购活动；为采购项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务后不得再参加该采购项目的其他采购活动。八、对本次采购提出询问，请按以下方式联系1.采购人信息名称：良渚实验室地址：浙江省杭州市余杭区文一西路1369号联系方式：fengzhen427@zju.edu.cn采购项目联系人：冯老师采购项目联系方式：0571-887905152.采购代理机构信息名称：浙江求是招标代理有限公司地址：杭州市西湖区玉古路173号中田大厦21楼项目联系人：陈宵项目联系方式：0571-87666119质疑联系人：沈欣颐质疑联系方式：0571-81110356质疑邮箱：jdkh@qszb.net附件信息: QSZB-F(H)-A23027(CS).jpg36.9 KB 文件获取函.docx64.7 KB × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 基本信息 关键内容：共聚焦显微镜,流式细胞仪,离心机,切片机,高内涵成像,PCR,立体显微镜 开标时间：null 预算金额：310.00万元 采购单位：良渚实验室 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：浙江求是招标代理有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 关于良渚实验室单细胞记录系统等科研设备的竞争性磋商公告[浙江求是招标代理有限公司] 浙江省-杭州市-余杭区 状态：公告 更新时间： 2023-03-16 招标文件: 附件1 附件2 项目概况单细胞记录系统等科研设备 采购项目的潜在供应商应在微信获取（扫描附件二维码或关注“浙江求是招标代理有限公司”企业公众号）或现场获取。（杭州市西湖区玉古路173号中田大厦21楼H室）获取采购文件，并于2023年3月29日9:30:00（北京时间）前递交响应文件。一、项目基本情况1.项目编号：QSZB-F(H)-A23027(CS)2.项目名称：单细胞记录系统等科研设备（非政府采购项目）3.采购方式：竞争性磋商4.合同履约期限：单细胞记录系统：合同签订后120日内；转运体研究仪器：合同签订后90日内；SIM超分辨显微镜：合同签订后120日内；体视显微镜：合同签订后120日内；转盘共聚焦显微镜：合同签订后120日内；活体荧光扫描显微镜系统：合同签订后180日内；小动物用内窥镜：合同签订后180日内；高通量活细胞成像仪：合同签订后60日内；超速离心机碳纤维转头：合同签订后90日内；流式细胞仪液流系统：合同签订后90日内；数字玻片扫描成像系统：合同签订后120日内；超高分辨激光共聚焦显微镜：合同签订后120日内；实时荧光定量PCR仪：合同签订后90日内；细胞能量代谢分析仪：合同签订后90日内；冷冻切片机：合同签订后90日内；石蜡包埋机：合同签订后90日内；石蜡切片机：合同签订后90日内；自动组织脱水机：合同签订后90日内。5.本项目不接受联合体响应。6.采购需求： 标项 名称 数量 单位 简要技术需求或服务要求 是否允许采购进口产品 预算金额（万元） 一 单细胞记录系统、转运体研究仪器 1 批 详见采购需求 是 310 二 SIM超分辨显微镜 1 套 详见采购需求 是 450 三 体视显微镜、转盘共聚焦显微镜等 1 批 详见采购需求 是 1035 四 小动物用内窥镜 1 套 详见采购需求 是 80 五 高通量活细胞成像仪 1 套 详见采购需求 是 282 六 超速离心机碳纤维转头、流式细胞仪液流系统等 1 批 详见采购需求 是 550 七 实时荧光定量PCR仪、细胞能量代谢分析仪 1 批 详见采购需求 是 245 八 冷冻切片机、石蜡包埋机等 1 批 详见采购需求 是 60.8 二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定，未被“信用中国”（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单。2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无3.本项目的特定资格要求：无三、获取采购文件1.时间：2023年3月16日至2023年3月28日(双休日及法定节假日除外)上午：8:30-11:30、下午：13:00-17:00。获取磋商文件截止时间之后潜在供应商依然可以获取磋商文件，如对磋商文件有质疑的应在规定的质疑期限内提出。2.地点：浙江求是招标代理有限公司（杭州市西湖区玉古路173号中田大厦21楼H室）3.方式：微信获取（扫描附件二维码或关注“浙江求是招标代理有限公司”企业公众号）或现场获取。获取文件联系人：於路莹；联系方式：0571-876661124.售价：500元整，售后不退。收款单位（户名）：浙江求是招标代理有限公司开户银行：工行浙大支行银行账号：1202024609900033043财务联系方式：0571-87666113开票信息请发送邮件至：caiwu@qszb.net，提供：项目名称或编号、开票资料、收件信息并注明专普票。5.供应商未按照本公告规定的方式获取磋商文件的，响应文件将被拒绝。四、响应文件提交1.响应文件提交截止时间：2023年3月29日9:30:00（北京时间）2.地点：杭州市西湖区玉古路173号中田大厦16楼求是招标7号会议室备注：供应商应当在磋商文件要求的截止时间前，将响应文件密封送达指定地点。在截止时间后送达或者未密封的响应文件为无效文件，采购代理机构将予以拒收。五、开启1.响应文件开启时间：2023年3月29日9:30:00（北京时间）2.地点：杭州市西湖区玉古路173号中田大厦16楼求是招标7号会议室六、公告期限自本公告发布之日起3个工作日。七、其他补充事宜1.供应商认为采购文件使自己的权益受到损害的，可以自获取采购文件之日或者采购公告期限届满之日（公告期限届满后获取采购文件的，以公告期限届满之日为准）起7个工作日内，对采购文件需求的以书面形式向采购人提出质疑，对其他内容的以书面形式向采购人和采购代理机构提出质疑。质疑函范本请到浙江政府采购网下载专区下载。2.需要落实的政府采购政策：包括节约资源、保护环境、支持科技创新、促进中小企业发展等。详见磋商文件的第三章-采购项目需要落实的政府采购政策。▲3.单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得参加同一合同项下的政府采购活动；为采购项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务后不得再参加该采购项目的其他采购活动。八、对本次采购提出询问，请按以下方式联系1.采购人信息名称：良渚实验室地址：浙江省杭州市余杭区文一西路1369号联系方式：fengzhen427@zju.edu.cn采购项目联系人：冯老师采购项目联系方式：0571-887905152.采购代理机构信息名称：浙江求是招标代理有限公司地址：杭州市西湖区玉古路173号中田大厦21楼项目联系人：陈宵项目联系方式：0571-87666119质疑联系人：沈欣颐质疑联系方式：0571-81110356质疑邮箱：jdkh@qszb.net附件信息: 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来自美国霍华德休斯医学研究所，Janelia研究园的科学家们，借助其发展的新光学超分辨率成像技术，在前所未有的高分辨率条件下研究了活体细胞内的动态生物过程。他们的新方法显著的提高了结构光照明显微镜(structuredilluminationmicroscopy，SIM)的分辨率，一种最适合活体超分辨成像的技术。　　 　　新技术所拍摄的视频生动地展现了细胞内蛋白质的运动和相互作用。它们帮助生物学家理解细胞是怎样改变它们之间的依存结构，以及重整细胞膜结构使得细胞外的分子可以被吸收到细胞内。来自Janelia研究园的研究员EricBetzig博士，李栋博士后*和他们的同事们基于原有的SIM显微镜原理新发展了两种新的超分辨率成像技术。超分辨率光学显微成像技术能够跨越理论的分辨率极限，在极高的分辨率下展现细胞内的精细结构。但是，到目前为止，超分辨率显微镜技术却依然不能进行有效的活体细胞成像。　　“这些方法设立了超分辨率光学显微镜的成像速度和非侵入特性的新标准，它们使得超分辨率活体细胞成像成为现实。”Betzig博士说道。在传统的SIM显微镜中，物镜下的物体被非均匀的结构光(类似于条纹码)所照明。在实验中，几束不同的结构光用来照明物体，它们和物体在不同角度混频所产生的摩尔条纹被相机依次采集。然后计算机提取摩尔条纹编码的信息并将其解码生成三维的高分辨率图像。最终重建的SIM图像具有高于传统显微镜图像2倍的空间分辨率。　　Betzig博士和其他两位科学家因为发展超分辨率荧光显微镜而被授予2014年诺贝尔化学奖。他说道，SIM显微镜技术之所以没有得到像其它方法那样多的关注，是因为其它技术能够提供比两倍更高的分辨率改进效果。但是，他强调SIM拥有两大其它的超分辨率方法所没有的优势。这些其它方法包括了两种去年获得诺贝尔奖表彰的技术：他和同事HaraldHess博士于2006年开发的光激活定位显微镜(photoactivatedlocalizationmicroscopy，PALM)，和受激辐射耗尽(stimulatedemissiondepletion，STED)显微镜。但是，这两种技术都需要过多或过强的光来照明样品，以至于荧光蛋白很快被漂白，细胞样品很快被损害，从而不可能长时间进行成像。然而，SIM在这些方面不一样，“我爱上了SIM，因为它的速度很快，而且它所需的照明光强度远远小于其它方法。”Betzig博士说道。　　Betzig博士在2011年MatsGustafsson博士去世后不久开始与SIM相关的研究。Gustafsson博士是SIM技术的先驱之一，生前也是Janelia的研究员。Betzig博士那时已经深信SIM有潜力为解析细胞内部的工作机理提供重要的见解，如果SIM的空间分辨率可以被提高，它对于生物研究的可用性将被大大增强。　　在生前，Gustafsson博士和博士生HesperRego发展了一种利用饱和耗尽(saturateddepletion)的非线性SIM技术，但这种技术在改进分辨率的同时需要使用很多的光照并且散失了SIM成像速度快的优势。Betzig博士想到了一种可以避免这些缺陷的方法。　　饱和耗尽非线性SIM利用光可反复开关的荧光蛋白和其在开关过程中的饱和耗尽效应来提高分辨率。它产生图像的过程是，首先把所有的荧光蛋白分子激活到可发光的状态(亮态)，然后用一束结构光把大部份的亮态分子反激活到暗态。通过结构光反激活之后，仅有少数处于结构光最弱区域的分子仍然保持在亮态。这些光调控过程提供了物体的高空间频率信息，从而让图像更加清晰。这一过程需要重复25或更多次才能产生最终的高分辨率图像。Betzig博士说道，这一原理非常类似于STED或另一种与其相关的叫做RESOLFT的超分辨率技术的原理。　　这一技术并不适合于活体成像，因为激活和反激活荧光蛋白需要很长的时间。另外，反复的光照明会对细胞和荧光蛋白本身造成损伤。Betzig博士说道，“这一技术的问题在于你首先用光激活了所有的荧光蛋白分子，然后你马上又用另一束光反激活了大部份分子。这些被反激活的分子对最终的图像没有任何贡献，但却被你用光“油炸”了两次。你让分子承受了很大“压力”，并且花了很多你并没有的时间，因为这段时间内细胞在运动。”　　解决方法其实很简单，Betzig博士说道：“没有必要激活所有的分子。”在Betzig研究小组新发展的结构光激活非线性SIM的技术中，一开始用结构光只激活样品里的一部分荧光蛋白分子。“这一结构光激活过程已经给你一些高分辨率的信息了。”Betzig博士解释道。另外一束结构光用于反激活分子，额外的信息可以在反激活的过程中同时被读出。两个结构光叠加的效应给与最终图像62纳米的分辨率，这一结果好于原始的SIM，并且把由光波长决定的传统分辨率极限改进了三倍。　　“我们能够做到快速地超高分辨率成像。”Betzig博士说道。这很重要，他补充道，因为对于动态过程，单纯提高空间分辨率而没有相应地提高成像速度是没有意义的。“如果细胞内部有的结构以1微米每秒的速度运动，并且我有1微米的分辨率，那么我需要在一秒内采集图像。但如果我有1/10微米的分辨率，那么我就必需在1/10秒内采集图像，不然图像将变得模糊。”Betzig博士解释道。　　结构光激活非线性SIM可在1/3秒内采集25幅原始图像，并从中重建出一幅高分辨率图像。它的图像采集很高效，只需用较低的照明光强，并且收集每一个亮态荧光蛋白分子所携带的信息。从而有效地保护了荧光分子，使得显微镜能够进行更长时间的成像，让科学家们可以观测到更多的动态活动。　　Betzig博士的团队利用结构光激活非线性SIM获得了在细胞运动和改变形状的过程中骨架蛋白的解体和自身再组装过程，以及在细胞膜表面的叫做caveolae的微小内吞体动态过程的影像。　　在Science论文里，Betzig博士的团队也利用了已经商业化的高数值孔径物镜将传统SIM的空间分辨率提高到84纳米。高数值孔径限制了被光照明的样品范围，从而降低了光对细胞以及荧光蛋白分子的损伤。这一方法可以同时对多个颜色通道进行成像，使得科学家们可以同时跟踪几种不同蛋白质的活动。　　通过高数值孔径的方法，Betzig博士的团队观测了多个骨架蛋白质在形成粘着斑(链接细胞内外的物理链)过程中的运动和相互作用。他们也追踪了clathrin修饰的内吞体的成长和内吞过程(内吞体将细胞外的分子转移到细胞内)。他们的定量分析回答了几个不能被以往的成像技术所解决的问题，例如，内吞体的分布，以及内吞体尺寸和寿命之间的关系。最后，通过结合高数值孔径方法和结构光激活非线性SIM，Betzig博士和他的同事可以在超高分辨率条件同时追踪两种蛋白质的活动。　　Betzig博士的团队在进一步提高他们的SIM技术。他们也急切地盼望和生物学家一起探索潜在的应用并进一步改进这一技术的可用性。　　现在，科学家们可以通过现在，科学家们可以通过JaneliaJanelia的高级成像中心利用这些新的的高级成像中心利用这些新的SIMSIM技术，这个中心提供免费使用前沿的显微镜技术的机会。最后，技术，这个中心提供免费使用前沿的显微镜技术的机会。最后，BetzigBetzig博士说道，使得博士说道，使得SIMSIM成为能够被其他实验室获得并能够承担的技术应该是比较直接的事。“大部份的‘魔术’在于软件而不是硬件。”成为能够被其他实验室获得并能够承担的技术应该是比较直接的事。“大部份的‘魔术’在于软件而不是硬件。”

2016年12月31日，中国科学院生物物理研究所徐平勇课题组、中国科学院计算技术研究所张法课题组以及美国科学院院士HHMI研究员Jennifer Lippincott-Schwartz合作在《细胞研究》(Cell Research)在线发表了题为Live-cell single molecule-guided Bayesian localization super-resolution microscopy 的文章，介绍了一种新型活细胞超分辨率显微技术及其独特优势。　　超分辨率荧光显微技术由于打破了传统光学衍射的限制，使得人们能够更深入地理解细胞生物学，获得了2014年诺贝尔化学奖。但是由于设备和时空分辨率的影响，活细胞超分辨率技术仍面临诸多挑战。近年来，贝叶斯定位显微技术(Bayesian analysis of the blinking and bleaching，3B)利用荧光蛋白漂白和闪烁的特性，通过分析整个图像序列的变化得到荧光蛋白的概率分布图，该方法用简单的光学设备就能实现活细胞动态结构的超分辨率成像，成为活细胞超分辨率成像的重要工具之一。作为细胞成像新的重要工具，它仍然有三个关键的问题没有解决：1)在精度方面，存在严重的结构缺失，定位精度不高 2)在速度方面，该方法极其耗时，为了得到1.5μ m的超分辨率结构，大约需要6小时，并且随着图像尺寸的增加，计算时间急剧增长 3)在分析尺度方面，由于速度的限制，该方法很难获得全细胞大尺度长时间的动态变化。针对以上问题，实验人员通过将单分子定位和贝叶斯技术相结合，开发了一种新型活细胞超分辨率显微技术(single molecule guided Bayesian localization microscopy，SIMBA)，该技术有以下优点：1)适用范围广，不需要任何额外的硬件设备，就能与主流TIRFM、PALM、STROM和light-sheet显微镜相结合，便于推广和使用 2)时空分辨率高，减少了结构伪迹的同时实现了50nm的空间分辨率和0.5-2s的时间分辨率 3)运行速度快，相比3B，加速比超过100倍，并且随着图像尺度的增大，加速效果更加明显 4)分析尺度大，实现了全细胞大尺度长时间动态变化分析。　　活细胞超分辨率显微技术是当前研究的热点，开发新型活细胞超分辨率成像探针和新方法是中科院生物物理所徐平勇课题组的重要研究方向。徐平勇、张法、Jennifer Lippincott-Schwartz为本文的通讯作者 徐帆、张名姝为共同第一作者。该工作受到国家“973”计划 、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中科院基金先导项目等的资助，并申请专利“一种贝叶斯显微成像方法”。SIMBA对于固定细胞actin和活细胞CLC重构结果展示

显微镜技术取得重大突破!据最新发表在《自然》杂志上的文章，来自澳大利亚昆士兰大学的研究人员发明了一种量子显微镜，可使研究人员在的情况下检查活细胞，看到其他方式无法揭示的生物结构细节。这为生物技术的应用铺平了道路，且有望应用于导航、医学成像等领域。　　显微镜由量子纠缠提供动力，爱因斯坦将这种效应描述为“远距离幽灵般的相互作用”。　　来自昆士兰大学量子光学实验室和ARC工程量子系统卓越中心(EQUS)的沃里克鲍恩教授说：“这是第一个性能超过现有最佳技术的基于量子纠缠的传感器。”这台量子显微镜的成功首次证明，量子纠缠改变传感范式的潜力。　　量子显微镜的一个主要成功之处在于，它能够跨越传统光基显微镜的“硬障碍”。通常，传统的光学显微镜会在被观察的生物样本上聚焦照明光线，更强大的光源使研究人员能够更细致地看到细胞。但这种方法的精确度存在一个根本性限制：在某一时刻，足够明亮的光线会破坏活细胞。　　鲍恩和他的同事们已经找到了克服该问题的方法。他们使用了一种带有两个激光光源的显微镜，但通过一种特殊设计的晶体“挤压”了其中一束光线。它通过在光子(激光束中的光粒子)中引入量子纠缠来做到这一点。　　光子被耦合成相互关联的对，其中任何具有不同于其他光子能量的光子都被丢弃，而不是被配对。这一过程降低了光束的强度，同时降低了其噪声，从而可以进行更精确的成像。　　大约10纳米厚的酵母细胞的细胞壁及其细胞液，即使用最好的非量子显微镜，这两者的成像都是微弱的，用标准显微镜则是完全看不见的，而用量子显微镜则可以看到它们的结构细节，从而帮助我们在最小的尺度上理解生命的基本知识。　　英国埃克塞特大学的弗兰克沃尔默表示：“这是光学显微镜领域的一项非常令人兴奋的进展，它为改进最先进的显微镜的工作方式打开了大门，其光强度正好不会破坏生物样本。”　　鲍恩说，量子显微镜也将有实际应用。例如，光学显微镜经常被用来确定细胞是否癌变或诊断其他疾病，而量子显微镜可以显著提高这些测试的灵敏度，并加快测试速度。

人类真皮成纤维细胞是皮肤的细胞成分，由于它们的动态细胞特性而表现出细胞间表型异质性。因此，单个真皮成纤维细胞可以有不同的细胞特性，负责伤口修复、纤维化或细胞外基质的重塑。脂质代谢在具有不同表型的成纤维细胞中是否存在不同的形态，以及脂质成分是否参与成纤维细胞亚型的建立尚不清楚。　　2022年4月，洛桑联邦理工学院的Laura Capolupo等人在Science上发表了题为“Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity”的研究成果，通过空间分辨代谢组学和单细胞转录组学研究方法，通过研究单个细胞的脂质组成，揭示了鞘脂在成纤维细胞状态确定中的驱动作用。研究背景　　外部信号(例如激素、细胞因子和生长因子)和细胞自主特性(例如单个细胞的转录和代谢状态)共同决定细胞命运的决定。尽管在数十年的深入研究中，外部信号的作用方式已经得到了广泛的详细说明，但细胞自主对命运决定的分子基础仍难以捉摸。脂质参与能量代谢，负责生物膜的组装，充当信号分子，并与蛋白质相互作用以影响其功能和细胞内分布。脂质组成因细胞类型而异，并在分化事件中重新编程。然而，脂质组重塑是否以及如何帮助改变细胞特性尚不清楚。　　研究思路　　研究结果　　1. 通过空间代谢组学揭示脂质异质性的组织原理，单细胞分析显示脂质协同调节　　图1和图2展示了研究人员首先对原代真皮人成纤维细胞 (dHF) 进行了空间代谢组学解析，结合电喷雾电离液相色谱-质谱(ESI-LC/MS)和基于多反应监测(MRM)的脂质组学分析，发现dHF 中存在两个共存的脂质变异轴。一个轴与细胞内组织有关，另一个轴与脂质相关的细胞间异质性有关，其中鞘脂途径受到高细胞间变异性的影响。随后的单细胞脂质组根据脂质组成对细胞进行分组，产生了不同的细胞簇。当考虑鞘脂的水平时，某些鞘脂在特定的细胞簇中富集，表明 dHF 以不同的鞘脂代谢状态存在。　　研究人员随后用可识别不同鞘脂头部基团的荧光标记的细菌毒素对细胞进行染色，验证了这一结果，发现dHF 以亚稳态鞘脂代谢配置存在，与给定的表型状态相对应，并在细胞世代中持续存在，研究人员将这些脂质代谢状态称为lipotypes。　　图1 | dHFs的单离子空间代谢组学分析　　(A)空间代谢组学检测方法示意图　　(B)正离子模式检测的部分脂质成像图　　(C)每个像素的PCA坐标显示　　(D)前10种脂质的贡献度展示　　图2 | 单细胞脂质组学分析　　(A)空间代谢组数据单细胞分析方法示意图　　(B)显示通过257个细胞计算的脂质CV的条形图　　(C)脂质协变网络　　(D)单细胞脂质组学数据的t-SNE图　　(E)鞘脂染色t-SNE分布图　　(F)鞘脂前体和负责鞘脂的成像图　　2. 单细胞转录组测序对细胞类型进行分类并对应不同脂型结合分析　　研究人员接着对dHF 进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，并将转录组定义的亚型与鞘脂定义的亚型联系起来，发现特定的lipotypes与普遍的细胞状态有关，表明lipotypes是 dHF 细胞状态的标志物。此外，dHF lipotypes还反映在不同真皮区域的成纤维细胞亚型上，如真皮较深区域的网状成纤维细胞与较浅区域的乳头状成纤维细胞会呈现差异化的lipotypes，且与皮肤癌的相关性不同。由此，lipotypes可以在体内标记特定的 dHF 群体。　　图3 | 脂肪类型映射到转录细胞的状态　　(A)通过指定聚类对5652个单独DHF的scRNA序列进行UMAP嵌入分析　　(B)聚类标记基因的基因表达点图　　(C)A中单个dHF细胞的扩散图，突出了不同细胞状态之间转录变异轴　　(D)DHF的sRNA序列数据PAGA轨迹分析图　　(E)每个FACS分类的脂肪型群体的富集基因的平均基因表达热图　　(F)不同的脂型基因特征分数UMAP图　　(G)不同簇细胞的平均脂型z分数点图　　(H)ShTxB2e+、ShTxB1a/2e+、ChTxB+和triple+的PAGA轨迹分析图　　(I)成纤维细胞(ACTA2)和基底细胞(LMNA)的两种典型标记物的UMAP图　　(J)几种染色细胞的共焦显微照片　　3. 鞘脂扰动对细胞状态的影响　　研究人员最后探究了鞘脂扰动对细胞状态的影响，发现lipotypes异质性通过使原本相同的细胞对细胞外刺激的反应多样化来影响细胞特性，并且操纵鞘脂组成足以将细胞重新编程为不同的表型状态。此外，鞘脂还能整合到参与细胞状态确定的调节回路中，这些回路解释了代谢和转录成纤维细胞的异质性。具体来说，研究人员观察到鞘脂调节成纤维细胞生长因子2 (FGF2) 的信号传导，其中globo系列鞘脂Gb3/Gb4 充当正调节剂，而神经节苷脂GM1 充当负调节剂。反过来，FGF2 信号通过维持导致Gb3/Gb4 产生的替代代谢途径来抵消 GM1 的产生。　　图4 | 鞘脂扰动对FGF信号的影响　　相关讨论　　该研究通过将高分辨率质谱成像与单细胞转录组学相结合，测量了单个人类真皮成纤维细胞的脂质组和转录组，发现特定脂质代谢途径的细胞间变化有助于建立参与皮肤结构组织的细胞状态如图5所示。这为细胞间异质脂质代谢在多细胞系统的自组织中发挥指导作用提供了证据。图5 |鞘脂控制真皮成纤维细胞异质性

一、胶原纤维研究 胶原纤维是人体各种器官（如骨、肌肉）中关键的组成成分之一。胶原纤维拥有复杂的微纳生物结构，这种结构的有序排列使胶原纤维能够表现出优异的生理性能，同时，这种结构的改变会导致其生理特征的急剧变化。劳损、骨折等常见疾病的发病机理就与胶原微纳结构变化密切相关。如何观测并理解胶原纤维微纳尺度的结构变化是治疗相关胶原类疾病的关键所在。 近日，中国科学院物理研究所陈佳宁课题组利用散射式近场扫描显微镜（IR-neaSCOPE）对胶原纤维进行纳米分辨率红外扫描成像。该研究通过在组织切片表面近场测量紧凑排布的胶原纤维簇，对胶原纤维的纳米周期性横纹结构进行量化分析，并观察到胶原纤维发生的横纹倾斜现象。该研究借助胶原晶格模型解释其现象的产生机理，揭示了胶原纤维内部分子间可能存在的滑移位错形变。 该结果有助于人们理解胶原结构失序时胶原纤维可能发生的纳米结构变化，为解读胶原类疾病的发病机理提供了新思路。同时，该工作展示了s-SNOM在生命科学中对于生物微纳尺度结构研究的广阔应用前景。相关结果发表在近期的《Nano Research》上。该工作得到了重点研发计划、自然科学基金，中国科学院战略重点研究计划的资助。 二、生物催化（MOF体系）研究 生物催化转化在生物体中，如多酶催化联，在不同的细胞膜区隔的细胞器中高效率地进行。然而，在自然系统中模拟生物催化联过程仍然具有挑战性。 近日，华东师范大学李丽老师课题组报道了多壳金属有机骨架（MOF）可以作为一种层次化的支架，在纳米尺度上对酶进行空间组织，以提高联催化效率。 研究人员通过外延逐壳过生长的方法将多壳MOF包裹在多酶上，其催化效率是溶液中游离酶的5.8~13.5倍。重要的是，多壳MOF可以作为一个多空间隔室的纳米反应器，允许在一个MOF纳米颗粒中物理分隔多个酶，以便在一个锅中进行不相容的串联生物催化反应。研究人员使用纳米傅立叶变换红外光谱(Nano-FTIR)来解决与多壳MOF中的酶相关的纳米振动活性的不均一性。多壳MOF能够根据特定的串联反应路线方便地控制多酶的位置，其中载酶1和载酶2的壳沿内到外壳的紧密定位可以有效地促进质量传递，从而促进高效的串联生物催化反应。 这项工作有望为设计高效的多酶催化联反应提供新的思路，以鼓励其在许多化工和制药工业过程中的应用。 三、原位液相活体细胞研究 近日，德国attocube systems AG的工程师Korbinian联合德国慕尼黑大学Fritz Keilmann课题组报道了基于散射型纳米红外成像与光谱技术在液相环境关于纳米颗粒和活体细胞的定量研究。纳米红外光谱与成像的液相探测基于一个由10 nm厚度的SiN薄膜和金属液相池组成，通过扫描探针在针形成有效的红外探测近场对吸附（浸润）在SiN另一侧的纳米颗粒或活体细胞进行原位液相扫描。 液相原位纳米红外成像与光谱下的A 549癌细胞 这项工作是基于反射式光路的散射型扫描近场显微镜（s-SNOM）和nano-FTIR建立的原位液相样品池，通过搭配波长可调谐的红外激光器，有希望拓展从近红外（特别是近红外II区）到中红外（全指纹区覆盖）乃至远红外的全红外波段的液相环境下材料和细胞的纳米尺度探测。

• 什么是活细胞成像？ 活细胞成像(live cell imaging)统称为捕捉活的、活动状态的细胞图像的技术，这些细胞图像可以是单个静态图像，也可以是延时系列图像。相应地，活细胞成像的应用可以分为两大类：❶ 细胞在自然状态下的图像记录。❷ 实时观察和记录细胞、组织或整个生物体的动态过程。• 观察分析活细胞时面临的挑战 ▷ 在相对较短的时间内采集大量信息。▷ 要保持细胞保存在可调节培养环境气体浓度和温度（在很多情况下）的培养室中。▷ 激发光源会损害活细胞。▷ 细胞焦面漂移，无法聚焦。▷ 需要使用配备有软件或硬件控制自动对焦的成像仪器来避免这种情况。Revolution全自动显微镜成像系统Revolution全自动显微镜成像系统部件高度集成内置，节省空间，避免繁琐调试及维护；触屏式操控观察工作站，界面直观简洁，易于学习，方便使用。Revolution全自动显微镜成像系统的光源采用高能LED光源，自动荧光切换把光毒降到最低。▌智能化全自动多功能系统：▶ TimeLapse延时摄影：可以根据设定在特定时间内完成特定间隔时间和特定的拍照张数。▶ 独有的Hyperscan快速成像：30帧高速成像，可以在几秒钟内完成上百张照片的采集。▶ Multi-well Point孔板导航成像：不限定孔位大小，只需输入参数就可以自动完成多孔或单孔采集。▶ Focus Map自定义多点聚焦：可以自动完成不同层面的自动聚焦。▶ Z-Stacking多层扫描大景深成像：完成多层面大景深成像。▶ DHR智能实时数字化降噪：实时完成反卷积计算，得到清晰图像。▌ECHO INCUBATOR为活细胞观察提供一个稳定而灵活的培养环境ECHO INCUBATOR采用紧凑的一体式设计，方便用户快速安装和拆卸。箱体结构透明和大型前置开门设计，可为用户提供清晰的观察视野并方便操作样本。采用无风扇对流加热和循环热空气方案，在消除振动的同时并可防止外部灰尘进入您的样品和仪器光学元件。提供稳定的细胞生长环境，确保适合的细胞培养条件，使细胞处于最佳生长状态。

[报告简介] 单细胞的操纵一直是细胞生物学领域的热点和难点，尤其是在不损害细胞活力的情况下从细胞中提取细胞器或将外源物质直接导入到细胞中。截止到目前，尽管单细胞技术有了较大的发展，但要实现将细胞器从一个细胞移植到另一个细胞，除了更大的卵母细胞外，几乎是不可能实现的。 线粒体和复杂的内膜系统是真核细胞的重要特征，是细胞中能量转换的核心，与细胞代谢和信号通路以及细胞命运紧密联系在一起。线粒体含有自身的遗传成分(mtDNA)，通常是严格垂直遗传给子细胞的。到目前为止，对活细胞内的细胞器进行操纵十分困难，将线粒体地转移到细胞的手段有限，对于线粒体移植后的剂量-反应关系分析更是十分困难，这样我们就很难从机制上了解健康或疾病细胞的线粒体移植后的生物学效应。多功能单细胞显微操作FluidFM技术能够从活细胞中提取、注射细胞器，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力。 本报告分为两部分：1. 来自ETH的Dr. Christoph G. Gäbelein使用多功能单细胞显微操作FluidFM技术，将线粒体移植至培养的细胞中，并实时跟踪线粒体注射后的情况，监测它们在新宿主细胞中的命运。通过跟踪发现被移植线粒体与受体细胞线粒体网络融合发生在移植后20分钟，持续16小时以上。活细胞之间移植线粒体不仅为细胞器生理学的研究开辟了新的前景，也为机械生物学、合成生物学和疾病治疗开辟了新的前景。本次报告Dr. Christoph G. Gäbelein将对上述文章和数据进行详细分享。2. 2020年9月，国内套FluidFM多功能单细胞显微操作系统在北京大学生命科学学院顺利安装并交付使用。期间，在北京大学生命科学学院公共仪器中心光学成像平台覃思颖老师和Quantum Design中国工程师胡西博士的帮助下，成功举办多场workshop，FluidFM多功能单细胞显微操作系统助力北大发表多篇paper。本次报告中，覃思颖老师将分享多功能单细胞显微操作系统FluidFM技术的实验操作案例与运行维护经验。[直播入口]请扫描下方二维码进入FluidFM单细胞显微操作技术群，届时会在微信群中实时更新直播入口，无需注册！扫码进群，即刻获取直播链接，无需注册！[报告时间]06月08日 下午15:00-16:00 [主讲人介绍]Christoph G. Gäbelein，ETHChristoph是一名来自ETH的青年科学家，科研中他一直致力于将FluidFM单细胞显微操作技术应用于更多的生命科学场景中。在过去两年间，他以一作或参与者的身份发表了FluidFM多篇文章：2022 Mitochondria transplantation between living cells2022 Injection into and extraction from single fungal cells.2021 Single cell engineering using fluidic force microscopy.2021 Genome-wide molecular recording using Live-seq.Christoph对于FluidFM技术的应用具备丰富而完善的经验，文章也是高产的，目前Christoph已经成为了FluidFM技术领域的专家。本次Webinar，Christoph将介绍他应用技术的新成果，并详细阐述从活细胞中提取、注射线粒体，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力的技术细节。Christoph的座右铭是：Curiosity-driven young scientist interested in fundamental cell biology 覃思颖，北京大学生命科学学院公共仪器中心光学成像平台工程师。2016年于北京大学获得生物物理学博士学位，博士期间以作者在Nature Materials发表论文，博士后期间入选届北京大学博雅博士后项目。2019年加入北京大学生科院公共仪器中心，负责原子力显微镜、多功能单细胞显微操作系统、共聚焦显微镜等大型仪器的技术支持与运行管理，在多尺度生物样品的原子力制样与成像力学检测、单细胞注射与分离等显微操作、生物荧光成像与图像处理分析等方面有着丰富的经验，为校内外100余课题组提供技术服务，辅助课题组在Nature、Cell、Nature Cell Biology等国际期刊发表论文30余篇。本次报告将分享多功能单细胞显微操作系统FluidFM技术的实验操作案例与运行维护经验。[应用简介]1. 从活细胞中提取线粒体 为了检测FluidFM探针对单细胞细胞器采样的能力。作者使用了两种探针，分别是锥型探针(A=1.2 μm2)和圆柱型探针(A=1.6 μm2)(图1B)。实验结果表明，使用这两种探针都可以对单个线粒体及多个线粒体进行提取或大量抽提。图1：(A) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器提取。通过调整悬臂探针中的负压(-Δp)进行提取。(B) 通过调节孔径大小和流体作用力的适用范围，选择性地提取不同的细胞器成分。1行：用悬梁臂探针提取单细胞细胞器的示意图。2行：不同孔径的悬臂扫描电镜图。3行：FluidFM悬臂探针孔径与对应的流体力范围。(C) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器注射。通过调整悬臂探针中的正压(+Δp)进行将探针中的细胞器注射到受体细胞内。 对线粒体提取后的细胞活力进行了检测，发现细胞仍保持较高的细胞活力 (95%)。为了进一步确保FluidFM提取方案在探针插入时不会破坏细胞质膜，作者使用荧光探针(mito-R-GECO1)监测细胞培养基中可能发生的Ca2+内流。实验显示，在操作过程中和操作后都没有Ca2+流入，表明细胞器提取过程中细胞质膜的完整性。 本研究还发现暴露在FluidFM负压下的线粒体小体会经历形状的转变，类似于“串上珍珠”的形态。 其特征是离散的线粒体基质球体状，并且通过细长的膜结构相互连接，在进一步负压拉力的作用下，这些球状结构终被拉断，并在悬臂中呈现为球状线粒体(图2E)。进一步探究显示，施加FluidFM负压后，力诱导的形状转变沿线粒体小管在毫秒到秒的范围内传播了数十微米。形状转变沿这一方向均匀传播，而外层线粒体膜(OMM)保持了初的完整性。当牵引力保持数秒后，OMM在先前形成的“珍珠”之间的一个或多个收缩点分离，从而产生立的球形线粒体，而管状结构的其余部分放松并恢复。结合线粒体牵引实验和线粒体定位的钙流实验，结果证明线粒体的串上珍珠表型的形状转变以及随后细胞质内的线粒体裂变是不依赖钙的。图2(A) FluidFM悬臂探针的扫描电子显微镜图像。具体尺寸参数是：L = 200 μm, W = 35 μm, H = 1 μm。Scale bar = 5 μm。(B) 提取线粒体后的FluidFM悬臂的荧光显微镜图像。由于折射率不同，可以看到提取物和悬臂探针填充物之间的边界。Scale bar = 10 μm。(C) 是图(B)的示意图，提取物的体积是1170 fL。(D- F) 活细胞器提取的延时图像和提取后金字塔悬臂图像。黄框表示细胞内的悬臂的位置。(D) 对表达su9-BFP(线粒体)和Sec61-GFP (ER) 的U2OS细胞进行提取。箭头表示ER区域。使用孔径为0.5 µm2的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(E) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取单个线粒体。使用1 µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(F) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取数个线粒体。使用1 µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。 2. 将线粒体移植至新细胞 研究人员的下一个目标是将线粒体移植到新的宿主细胞中，并保持细胞活性。FluidFM技术为线粒体转移提供了两种可能性方案：方案一、用FluidFM技术直接提取线粒体而后注入到新的宿主细胞中；方案二、将从细胞中分离纯化的线粒体回充入FluidFM探针，然后注射(图3A-D)。作者比较了两种方法，为了实现可视化的线粒体的转移，作者在供体和受体细胞中分别对线粒体进行了差异化标记 (图3E-F 供体细胞线粒体su9-mCherry和受体细胞线粒体su9-BFP)。当使用FluidFM直接将线粒体从一个细胞移植到另一个细胞时，成功率高达95%，而且保持了细胞活力(图3G, 41个移植细胞中有39个)。在注射纯化线粒体后，作者观察到46%的样本(19/41)发生了线粒体转移且保持了细胞活力(图3G)。移植的定量结果显示，这些实验中移植的线粒体数量从3到15个线粒体每个细胞不等(图3H)。两种替代方案的不同成功率可以由线粒体分离获取的条件差异来解释。在评估线粒体提取方案时，作者观察到部分提取的线粒体外膜发生破裂。线粒体的不可逆损伤导致细胞内降解，细胞色素C释放可能导致细胞凋亡。 虽然线粒体的细胞间移植降低了通量，但它的优点是细胞外时间短(1分钟)，并且通过FluidFM采样的线粒体大限度地集中在原生细胞质液中，完全避免了人工缓冲液的使用。在提取和移植之前，作者通过在探针中填充不混溶的C8F18来确保提取液在提取过程中保持在孔径附近。因此，只有很小的体积(0.5 - 2pL)被注入到宿主细胞中(图3B)。 除了标记供体细胞的线粒体(su9-mCherry)外，还标记了受体细胞的线粒体(su9- BFP)，这样就能够观察移植细胞线粒体网络的实时状态。在上述两种移植方案(移植和纯化后注射)中，宿主-线粒体网络的管状状态不会因注射过程而产生影响。此外，标记可以让作者可视化地监测线粒体地移植，观察线粒体地融合。 无论移植方法是细胞到细胞(图3I)，还是注射纯化线粒体(图3J)，都可以观察到这些过程。实验跟踪了22个细胞的移植命运：18个细胞显示移植的线粒体完全融合，4个细胞的线粒体发生降解。多数细胞样本(18个细胞中的14个)在移植后30分钟内次观察到融合事件。 如上所述，细胞间移植即方案一的效率高，并可以直接观察单个移植线粒体的命运。为了展示这一点，作者将标记好的线粒体(su9-mCherry)从HeLa细胞移植到差异标记的U2OS细胞(su9-BFP)中，这种细胞通常用于研究动态线粒体行为。高灵敏度相机可以用于追踪受体细胞内的单个线粒体(图3L)。作者观察到荧光线粒体基质标签在移植后23分钟的发生初始融合而后扩展到线粒体网络。 综上所述，作者建立了两种将线粒体转移到单个培养细胞的方法。 一种方法是活细胞间移植。该方案显示移植后细胞活力高，允许观察移植后线粒体的动态行为，是一种高效方案。二种方法是大量纯化线粒体并将其注射到受体细胞中。 注射速度相当快，但不可避免地损害线粒体和细胞功能。图3(A) 方案一示意图（活细胞间线粒体移植）：通过FluidFM吸入法提取线粒体。 随后，将带有提取物的悬臂探针移至受体细胞插入并注入提取物。(B) 方案一预填充C8F18的FluidFM悬臂梁的图像，被移植线粒体通过su9-mCherry标记，提取量~0.8 pL。Scale bar = 10 μm。(C) 方案二示意图（纯化线粒体注入细胞）：使用标准线粒体纯化方案纯化的线粒体进行线粒体移植的方案。 将纯化的线粒体重悬在HEPES-2缓冲液中，直接填充到FluidFM探针中并对细胞进行注射。(D) 方案二由su9-mCherry标记的FluidFM悬臂充满线粒体的图像。Scale bar = 10 μm。(E) 通过方案一（活细胞间线粒体移植）进行线粒体移植后的宿主细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(F) 通过方案二（纯化线粒体注入细胞）进行线粒体移植后的受体细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(G) 通过光学成像对两种方案注射的细胞进行评估。每种方法评估了40个细胞。(H) 两种方案的线粒体的计数评估。每种方法评估了22个细胞。(I) 方案一移植线粒体后，对移植线粒体(su9-mCherry)和宿主线粒体网络(su9-BFP)使用不同的荧光标记进行成像，融合。Scale bar = 5μm。(J) 方案二注入纯化线粒体后移的融合状态，标记方案同(I)。Scale bar = 5 μm。(K) 移植线粒体发生降解，分裂成多个更小的荧光囊泡(su9-mCherry)，荧光与标记的宿主细胞线粒体网络(su9-BFP)没有重叠。Scale bar=5 μm。 (L) 单个移植线粒体的延时图像序列(su9-mCherry)。细胞器供体为HeLa细胞，受体细胞为U2OS细胞，带有荧光标记线粒体网络(su9-BFP)。Scale bar = 10 μm。 讨论 FluidFM技术采用微型探针，可以在微环境中以高时空分辨率操纵单细胞或者对单个细胞进行采样，并与组学方法相结合，使细胞器的研究成为可能。FluidFM技术将原子力显微镜的高精度力学调节手段与光学检测下的纳米尺度微流控系统相结合，提供与单细胞操作相关的力学和定量的体积控制。这些特性在现有微型探针中是的，在本研究中，作者将FluidFM单细胞技术用于活细胞真核内和细胞间的细胞器微操作。成功实现了活细胞之间的线粒体移植。 该研究将启发人们将FluidFM技术应用于更多领域，例如，干细胞治疗中低代谢活性细胞的再生，作为线粒体替代治疗方法的一种备选方案等。此外，FluidFM技术为解决细胞生物学、生物力学和细胞工程等问题提供了新的视角。

作为一个先进的医学诊断工具，振动光谱成像技术可以获取活细胞的图像，有望用于癌症和其他疾病的早期检测。　　高速光谱图像可以观察活细胞内代谢过程的快速变化，可以实现大面积组织成像,从而能够扫描整个器官。　　“例如，我们将可以通过食道或膀胱的成像进行肿瘤的诊断,”普渡大学生物医学工程学(Weldon School of Biomedical Engineering)化学系教授Ji-Xin Cheng说,“如果一毫秒每像素,需要10分钟获取一个图像，这个速度太慢，不能看到细胞内发生了什么，现在我们可以在两秒钟内完成一个完整的扫描。”　　这项技术标志着使用受激拉曼散射来实现微秒振动光谱成像的新方法,该方法在激光的照射下，可以通过测量它们的振动光谱来识别和追踪某些分子，相当于是一种光谱指纹。　　研究结果发在3月27日的自然出版集团(Nature Publishing Group journal，NPG)的Light: Science & Application杂志上。　　这种成像技术是免标记的，也就意味着它不需要用染料去标记样品，在诊断方面的应用非常吸引人。新系统的另一个优点是它可以结合流式细胞技术，每秒看一百万个细胞。　　“比如，你可以观察病人的血液样本中大量的细胞以检测肿瘤,你也可以通过内窥镜直接观察器官,” 普渡大学Discovery Park的Birck纳米技术中心，Label-free成像实验室科学主任Cheng说，“这些功能将会改变拉曼光谱在医学方面的应用。每个细胞有许多细胞器,光谱学可以告诉我们这些细胞器里有什么，而其他技术实现不了。”　　本文的工作由Cheng 已经毕业的学生Chien-Sheng Liao、Junjie Li 和 Seung-Young Lee 研究科学家Mikhail Slipchenko 博士后研究助理Ping Wang 普度大学Jonathan Amy Facility的前工程师Robert Oglesbee等完成。　　作为对以上观念的论证,研究人员证明了新系统可以观察人类癌细胞是如何代谢维生素A，以及药物是如何分布在皮肤上。　　这项技术, 速度比最先进的商业拉曼显微镜快1000倍，在Jonathan Amy Facility以电子器件得以实现，称为32路调谐放大器阵列,或者TAMP 阵列。此项新技术已经申请两项专利。Cheng表示在教大学生人耳如何放大声音的过程中获得这种成像技术想法的灵感。

前所未有的全自动高精度单细胞操纵平台！多功能单细胞显微操作FluidFM技术首次将原子力系统、显微成像系统、微流控系统、活细胞培养系统融为一体的单细胞显微操作平台，其核心技术——FluidFM技术采用了纳米级别中空探针，完美实现了单个细胞水平、fL级别超高精度、全自动化的细胞及细胞器的操作。是一套超温柔，纳米级，全自动的细胞操纵方案。这项技术将传统细胞显微操作实验无法触及领域的大门彻底打开，科学家可以在单个细胞上实现前所未有的精妙操纵。其主要功能包括单细胞提取、单细胞分离、活细胞细胞器移植、单细胞注射、单细胞力谱等。图1 FluidFM技术整机外观及原理示意图在活细胞中也能进行细胞器操纵？多功能单细胞显微操作FluidFM技术首次实现活细胞间线粒体移植线粒体和复杂的内膜系统是真核细胞的重要特征。到目前为止，对活细胞内的细胞器进行操纵仍然十分困难。多功能单细胞显微操作FluidFM技术能够从活细胞中提取、注射细胞器，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力。近期，Julia A. Vorholt课题组使用多功能单细胞显微操作FluidFM技术，将线粒体移植至培养的细胞中，并实时跟踪线粒体注射后的情况，监测它们在新宿主细胞中的命运。通过跟踪，作者发现与受体细胞线粒体网络融合发生在移植后20分钟，持续16小时以上。活细胞之间移植线粒体不仅为细胞器生理学的研究开辟了新的前景，也为机械生物学、合成生物学和疾病治疗开辟了新的前景。该篇文章以” Mitochondria transplantation between living cells.”为题，发表在BioRxiv.上。1从活细胞中提取线粒体在FluidFM负压下的线粒体小体会经历形状的转变，类似于“串上珍珠”的形态。其特征是离散的线粒体基质球体状，并且通过细长的膜结构相互连接，在进一步负压拉力的作用下，这些球状结构最终被拉断，并在悬臂中呈现为球状线粒体（图2）。当牵引力保持数秒后，OMM在先前形成的“珍珠”之间的一个或多个收缩点分离，从而产生独立的球形线粒体，而管状结构的其余部分放松并恢复。图2 提取线粒体后的FluidFM悬臂探针的显微图像及示意图2线粒体移植至新细胞研究人员的下一个目标是将线粒体移植到新的宿主细胞中，并保持细胞活性。FluidFM技术为线粒体转移提供了最佳的两步走方案：第一步，用FluidFM技术直接提取线粒体，第二步，将提取的线粒体注入到新的宿主细胞中。该方案的成功率高达95%，而且保持了细胞活力，其优点是细胞器在细胞外停留的时间短(1分钟)，并且通过FluidFM采样的线粒体最大限度地集中在原生细胞质液中，完全避免了人工缓冲液的使用。保持了线粒体和细胞的纯度，避免了其他因素的影响。作者标记供体细胞的线粒体(su9-mCherry)和受体细胞的线粒体(su9- BFP)，能够观察移植细胞线粒体网络的实时状态（图3）。实验跟踪了22个细胞的移植命运：18个细胞显示移植的线粒体完全融合，4个细胞的线粒体发生降解。多数细胞样本(18个细胞中的14个)在移植后30分钟内首次观察到融合事件而后扩展到线粒体网络。综上所述，作者建立了将线粒体转移到单个培养细胞的方法。该方案显示移植后细胞活力高，允许观察移植后线粒体的动态行为，是一种高效方案。图3 单个移植线粒体的延时图像序列(su9-mCherry)。细胞器供体为HeLa细胞，受体细胞为U2OS细胞，带有荧光标记线粒体网络(su9-BFP)。Scale bar = 10 μm。本文使用的FluidFM技术采用微型探针，可以在微环境中以高时空分辨率操纵单细胞或者对单个细胞进行采样，并与组学方法相结合，使细胞器的研究成为可能。FluidFM技术将原子力显微镜的高精度力学调节手段与光学检测下的纳米尺度微流控系统相结合，提供与单细胞操作相关的力学和定量的体积控制。这些特性在现有微型探针中是独一无二的，在本研究中，作者将FluidFM单细胞技术用于活细胞真核内和细胞间的细胞器微操作。成功实现了活细胞之间的线粒体移植。，时长00:07单个线粒体移植视频该研究将启发人们将FluidFM技术应用于更多领域，例如，干细胞治疗中低代谢活性细胞的再生，作为线粒体替代治疗方法的一种备选方案等。此外，FluidFM技术为解决细胞生物学、生物力学和细胞工程等问题提供了新的视角。

?SDOM的原理示意图　　10月31日，Nature Methods杂志的“研究亮点”栏目报道了由北京大学席鹏课题组及其合作者提出的一种新的基于偏振偶极子方位角的超分辨技术SDOM。这一技术不仅为超分辨提供了一种全新的荧光偶极子的维度、提升了分辨率，能够更清晰地认识其标记的蛋白结构，还为本领域近期的一个热点争论提供了解答。　　北京大学博士生张昊、清华大学博士生陈龙为共同第一作者，北京大学席鹏教授、澳大利亚悉尼技术大学金大勇教授及清华大学清华信息国家实验室张奇伟课题组的高军涛副研究员为共同通讯作者。　　从“显微”到“显纳”　　随着显微技术的发展，人们观察事物的尺度已经可以深入到微米，甚至是纳米级别。　　然而，显微技术本身也有天花板。德国物理学家恩斯特阿贝曾指出：光学显微镜分辨率的极限，大约是可见光波长的一半，最小约为200纳米(阿贝衍射极限)。　　不仅如此，显微技术本身的发展局限也会影响到其它学科。北京大学工学院教授席鹏告诉《知识分子》，比如，生物学家更乐于追求在微观层面了解生命的奥秘，“分辨率决定了细胞的研究深度”。　　据席鹏介绍，显微镜主要分为光学显微镜和电子显微镜两大类。电子显微镜虽然分辨率可以做到很高，但低温、真空等实验环境往往会影响实验对象的生物活性。因此，科学家们一直在不断努力，试图寻找突破光学显微镜分辨极限的方法。　　在寻求突破的过程中，诺奖得主Eric Betzig于1995年在论文中提出了“从不同维度将荧光分子区分开来，从而实现超分辨”的想法论。这一思想与现实中三维空间观察(超分辨)及对应二维投影(传统成像)类似。　　在进行显微观察时，人们为了确定单点的位置，会从不同维度对一个点进行描述，最简单的方法就是坐标法：在三维空间确定三个坐标轴，然后用三个维度(x,y,z)进行描述。而Betzig教授则添加了第四个维度——时间，将空间上重叠的点分离，从而更加细致的描述一个点的位置。随后，Betzig教授提出了单分子定位超分辨技术PALM，这一技术通过在时间维度将分子分开，从而实现了超分辨。　　然而，虽然PALM的空间分辨率可达10-20纳米，却由于该技术需要将粒子在时间上拆分，直接造成时间维度的牺牲，因此其成像时间比较长(典型在十几分钟量级)。　　?Betzig提出的超分辨思想：从另一维度对荧光分子进行分离，从而达到超分辨。　　偏振：超分辨显微的新“四维”　　此次席鹏课题组则在三维坐标的基础上引入了第四个新的维度——荧光偏振。　　荧光的偏振特性(Fluorescence Polarization)的发现要早于超分辨概念，1926年就被Jean Baptiste Perrin(法国物理学家，1926年诺贝尔奖获得者)等人发现。然而在荧光超分辨显微中，对于荧光的其他特性如荧光强度、激发与吸收光谱、荧光寿命等方面，皆存在很好的应用，但人们却对荧光偶极子的方向(偏振)却甚少关注。　　虽然之前有科学家在偏振方向做出了一定的尝试，但所获成果却在该领域引起了一定的争议和质疑。　　2014年，Peter J. Walla课题组在Nature Methods上发表文章，通过对激光进行偏振调制来实现稀疏重构的超分辨成像。而在今年年初，同样在Nature Methods上，Jan Keller课题组则对此提出了质疑，并发表了针对这一文章的评论：利用荧光偏振不能够获得进一步的超分辨。Walla课题组一方面承认了Keller等人的观察，另一方面则用新的实验捍卫他们自己的工作，从而引出了一个有意思的争论：偏振调制能否为超分辨带来更多信息?　　由于Walla课题组和Keller课题组都是从传统的荧光强度来看待这一问题，席鹏课题组及其合作者则从偏振方向提出了一种名为SDOM(Super-resolution Dipole Orientation Mapping)的新型超分辨技术，该技术引入荧光的偶极子角度作为荧光分子的第四维度，同时从荧光强度和荧光各向异性来考虑偏振调制能否带来更多超分辨信息，完美地回答了这一争论[7] 。　　?Nature Methods 2016年1月就“偏振调制是否对超分辨有帮助”这一问题展开了争论。　　据席鹏介绍，传统的荧光各向异性显微成像技术往往只能观察简单样本的荧光偏振，而对于复杂样本，荧光的偏振由于阿贝衍射极限的存在会受到众多荧光团的影响，从而只能观察到平均效果。而超分辨偶极子方向映射(SDOM)技术则实现了同时观察荧光的强度和偏振，从偏振调制数据中将空间强度信息和偏振信息解调出来，既提升了成像的空间分辨率，也提升了探测荧光团偶极子方向的精度。　　“一方面，我们通过在传统荧光显微镜的外部加上一个偏振片，使入射的激发光产生偏振 另一方面，我们联合合作者编制相应的算法对被观察物体的偏振进行分析解调，从而获得超分辨的效果，相较于之前的成像效果，SDOM可以将分辨率提升到50-60纳米，尺度缩小了一个数量级，在分辨率上有了很大的提升”席鹏提到。　　?相较于之前的“一片模糊”(图片中左上角)，SDOM技术提供的成像(右下部分)更加精准、清晰。　　同时，席鹏还表示，SDOM技术具有很快的成像速度(最快可达每秒5帧超分辨)，对激发光功率要求也很低(毫瓦量级)，非常适用于活细胞观察。　　在具体操作方面，作者将SDOM技术应用在固定细胞(海马神经元的SDOM成像以及哺乳动物细胞的肌动蛋白成像)以及活体酵母细胞中的septin蛋白成像。目前，关于基因组三维结构的研究正在掀起一轮新的热潮，而NPC(核孔复合体)对于染色体在细胞核内的定位及基因组的三维结构非常重要。因此，作者也利用该新技术对NPC进行了偏振超分辨成像。这些图像都预示着SDOM超分辨技术在生命科学领域中巨大的应用前景。　　值得一题的是，本工作的算法已经通过Github开源，目的是让更多的科研工作者能够从中受益。　　? 2014年诺贝尔化学奖颁给了在超分辨领域做出杰出贡献的(从左至右)埃里克?白兹格、施泰方?海尔和威廉姆?莫纳尔(图片来源：Nobelprize.org)　　最后，席鹏表示，从上世纪九十年代中期到现在，每过十年左右，显微技术就会达到一个节点，“从94、95年超分辨概念被提出，到05、06年超分辨迎来了一个爆发式的增长，各种技术频出 再到2014年，诺贝尔化学奖颁给了超分辨领域的三位开创者，各成果也在很多领域得到了应用。但由于过去大多数超分辨技术强烈依赖于染料，这也限制了它们的应用范围。而SDOM技术由于不依赖于特定的荧光染料，因此有望在生物显微中得到进一步的应用。”　　目前，国际上正在掀起一系列偏振超分辨的热潮。超分辨的诺贝尔奖得主William E. Moerner(美国化学家，2014年诺贝尔奖得主)利用荧光分子偏振研究了DNA的构象变化 法国科学家Sophie Brasselet等人提出了PolarSTORM技术，结合荧光单分子定位和偏振信息对DNA和肌动蛋白进行了超分辨成像 美国布朗大学Tani课题组则对DNA和F-actin(纤维形肌动蛋白)的偏振进行了动态跟踪。

在切除恶性脑肿瘤时，医生既不想留下任何癌细胞，又要保护健康脑组织，将对神经的伤害尽可能降到最低。然而一旦打开了病人颅骨，就没时间在笨重的显微镜下对组织样本进行病理分析。据美国华盛顿大学最新消息，该校工程师与斯坦福大学纪念斯隆凯特琳癌症中心、巴罗神经学研究所合作，开发出一种手持式微型显微镜，让医生在手术时也能看到细胞水平，帮他们决定该在哪里果断下刀，在哪里刀下留情。 新的手持显微镜比钢笔略大一点，用了一种叫做“双轴共焦显微技术”的新方法，能更清晰地“看透”不透明组织，捕获组织表层以下半毫米的细节。研究人员之一、华盛顿大学机械工程副教授乔纳森刘说：“要看到组织表面以下，就像开着灯在浓雾中驾驶，无法看得太远。但我们用的（显微镜）就像雾光灯，从不同的角度照亮并减少炫光，能在浓雾中看得更远。” 要让显微镜更小，通常要牺牲图像质量或分辨率、视域、深度、对比度、处理速度等性能。研究人员结合了快速高质量图像的处理传输技术，实现了各种图像指标的平衡。他们发表在《生物医学光学快报》上的论文称，微型显微镜的分辨率足以看到亚细胞水平，其拍摄的小鼠组织图像能和在临床病理实验室经过多天处理后的图像媲美。 乔纳森刘表示，手术中要知道切除的究竟是不是肿瘤，外科医生只能用眼睛看，凭借触觉和术前脑成像，有时会相当主观。如果能在手术过程中放大组织，看到细胞水平，有助于他们精确区分肿瘤和正常组织，会让手术效果更好。 研究人员希望将微型显微镜作为一种临床癌症筛查工具，他们将在2017年对其进行测试，然后在2到4年里将其用于手术或其他临床程序。 上图为了造出手持双轴共焦显微镜，研究人员将原来的桌面显微镜原型缩小成约钢笔大小。

摘要：线粒体和复杂的内膜系统是真核细胞的重要特征。到目前为止，对活细胞内的细胞器进行操纵仍然十分困难。多功能单细胞显微操作FluidFM技术能够从活细胞中提取、注射细胞器，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力。近期，Julia A. Vorholt课题组使用多功能单细胞显微操作FluidFM技术，将线粒体移植至培养的细胞中，并实时跟踪线粒体注射后的情况，监测它们在新宿主细胞中的命运。通过跟踪，作者发现与受体细胞线粒体网络融合发生在移植后20分钟，持续16小时以上。活细胞之间移植线粒体不仅为细胞器生理学的研究开辟了新的前景，也为机械生物学、合成生物学和疾病治疗开辟了新的前景。该篇文章以” Mitochondria transplantation between living cells.”为题，发表在BioRxiv.上。 结果：1. 从活细胞中提取线粒体为了检测FluidFM探针对单细胞细胞器采样的能力。作者使用了两种探针，分别是锥型探针(A=1.2 um2)和圆柱型探针(A=1.6 um2)(图1B)。实验结果表明，使用这两种探针都可以对线粒体及单个线粒体进行提取或大量抽提。作者对内质网（ER）和线粒体提取后的细胞活力进行了检测，发现细胞仍保持较高的细胞活力 (95%)。为了进一步确保FluidFM提取方案在探针插入时不会破坏细胞质膜，作者使用荧光探针(mito-R-GECO1)监测细胞培养基中可能发生的Ca2+内流。实验显示，在操作过程中和操作后都没有Ca2+流入，表明细胞器提取过程中细胞质膜的完整性。本研究还发现暴露在FluidFM负压下的线粒体小体会经历形状的转变，类似于“串上珍珠”的形态。 其特征是离散的线粒体基质球体状，并且通过细长的膜结构相互连接，在进一步负压拉力的作用下，这些球状结构终被拉断，并在悬臂中呈现为球状线粒体(图2E)。进一步探究显示，施加FluidFM负压后，力诱导的形状转变沿线粒体小管在毫秒到秒的范围内传播了数十微米。形状转变沿这一方向均匀传播，而外层线粒体膜(OMM)保持了初的完整性。当牵引力保持数秒后，OMM在先前形成的“珍珠”之间的一个或多个收缩点分离，从而产生立的球形线粒体，而管状结构的其余部分放松并恢复。结合线粒体牵引实验和线粒体定位的钙流实验，结果证明线粒体的串上珍珠表型的形状转变以及随后细胞质内的线粒体裂变是不依赖钙的。 图1：(A) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器提取。通过调整悬臂探针中的负压(-Δp)进行提取。(B) 通过调节孔径大小和流体作用力的适用范围，选择性地提取不同的细胞器成分。1行：用悬梁臂探针提取单细胞细胞器的示意图。2行：不同孔径的悬臂扫描电镜图。3行：FluidFM悬臂探针孔径与对应的流体力范围。(C) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器注射。通过调整悬臂探针中的正压(+Δp)进行将探针中的细胞器注射到受体细胞内。 图2：(A) FluidFM悬臂探针的扫描电子显微镜图像。具体尺寸参数是：L = 200 μm, W = 35 μm, H = 1 μm。Scale bar = 5 μm。(B) 提取线粒体后的FluidFM悬臂的荧光显微镜图像。由于折射率不同，可以看到提取物和悬臂探针填充物之间的边界。Scale bar = 10 μm。(C) 是图(B)的示意图，提取物的体积是1170 fL。(D- F) 活细胞器提取的延时图像和提取后金字塔悬臂图像。黄框表示细胞内的悬臂的位置。(D) 对表达su9-BFP(线粒体)和Sec61-GFP (ER) 的U2OS细胞进行提取。箭头表示ER区域。使用孔径为0.5µm2的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(E) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取单个线粒体。使用1µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(F) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取数个线粒体。使用1µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。 2. 线粒体移植至新细胞研究人员的下一个目标是将线粒体移植到新的宿主细胞中，并保持细胞活性。FluidFM技术为线粒体转移提供了两种可能性方案：方案一、用FluidFM技术直接提取线粒体而后注入到新的宿主细胞中；方案二、将从细胞中分离纯化的线粒体回充入FluidFM探针，然后注射(图3A-D)。作者比较了两种方法，为了实现可视化的线粒体的转移，作者在供体和受体细胞中分别对线粒体进行了差异化标记 (图3E-F 供体细胞线粒体su9-mCherry和受体细胞线粒体su9-BFP)。当使用FluidFM直接将线粒体从一个细胞移植到另一个细胞时，成功率高达95%，而且保持了细胞活力(图3G, 41个移植细胞中有39个)。在注射纯化线粒体后，作者观察到46%的样本(19/41)发生了线粒体转移且保持了细胞活力(图3G)。移植的定量结果显示，这些实验中移植的线粒体数量从3到15个线粒体每个细胞不等(图3H)。两种替代方案的不同成功率可以由线粒体分离获取的条件差异来解释。在评估线粒体提取方案时，作者观察到部分提取的线粒体外膜发生破裂。线粒体的不可逆损伤导致细胞内降解，细胞色素C释放可能导致细胞凋亡。虽然线粒体的细胞间移植降低了通量，但它的优点是细胞外时间短(1分钟)，并且通过FluidFM采样的线粒体大限度地集中在原生细胞质液中，完全避免了人工缓冲液的使用。在提取和移植之前，作者通过在探针中填充不混溶的C8F18来确保提取液在提取过程中保持在孔径附近。因此，只有很小的体积(0.5 - 2pL)被注入到宿主细胞中(图3B)。除了标记供体细胞的线粒体(su9-mCherry)外，还标记了受体细胞的线粒体(su9- BFP)，这样就能够观察移植细胞线粒体网络的实时状态。在上述两种移植方案(移植和纯化后注射)中，宿主-线粒体网络的管状状态不会因注射过程而产生影响。此外，标记可以让作者可视化地监测线粒体地移植，观察线粒体地融合。 无论移植方法是细胞到细胞(图3I)，还是注射纯化线粒体(图3J)，都可以观察到这些过程。实验跟踪了22个细胞的移植命运：18个细胞显示移植的线粒体完全融合，4个细胞的线粒体发生降解。多数细胞样本(18个细胞中的14个)在移植后30分钟内次观察到融合事件。如上所述，细胞间移植即方案一的效率高，并可以直接观察单个移植线粒体的命运。为了展示这一点，作者将标记好的线粒体(su9-mCherry)从HeLa细胞移植到差异标记的U2OS细胞(su9-BFP)中，这种细胞通常用于研究动态线粒体行为。高灵敏度相机可以用于追踪受体细胞内的单个线粒体(图3L)。作者观察到荧光线粒体基质标签在移植后23分钟的发生初始融合而后扩展到线粒体网络。综上所述，作者建立了两种将线粒体转移到单个培养细胞的方法。 一种方法是活细胞间移植。该方案显示移植后细胞活力高，允许观察移植后线粒体的动态行为，是一种高效方案。二种方法是大量纯化线粒体并将其注射到受体细胞中。 注射速度相当快，但不可避免地损害线粒体和细胞功能。图3：(A) 方案一示意图（活细胞间线粒体移植）：通过FluidFM吸入法提取线粒体。 随后，将带有提取物的悬臂探针移至受体细胞插入并注入提取物。(B) 方案一预填充C8F18的FluidFM悬臂梁的图像，被移植线粒体通过su9-mCherry标记，提取量~0.8 pL。Scale bar = 10 μm。(C) 方案二示意图（纯化线粒体注入细胞）：使用标准线粒体纯化方案纯化的线粒体进行线粒体移植的方案。 将纯化的线粒体重悬在HEPES-2缓冲液中，直接填充到FluidFM探针中并对细胞进行注射。(D) 方案二由su9-mCherry标记的FluidFM悬臂充满线粒体的图像。Scale bar = 10 μm。(E) 通过方案一（活细胞间线粒体移植）进行线粒体移植后的宿主细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(F) 通过方案二（纯化线粒体注入细胞）进行线粒体移植后的受体细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(G) 通过光学成像对两种方案注射的细胞进行评估。每种方法评估了40个细胞。(H) 两种方案的线粒体的计数评估。每种方法评估了22个细胞。(I) 方案一移植线粒体后，对移植线粒体(su9-mCherry)和宿主线粒体网络(su9-BFP)使用不同的荧光标记进行成像，融合。Scale bar = 5μm。(J) 方案二注入纯化线粒体后移的融合状态，标记方案同(I)。Scale bar = 5 μm。(K) 移植线粒体发生降解，分裂成多个更小的荧光囊泡(su9-mCherry)，荧光与标记的宿主细胞线粒体网络(su9-BFP)没有重叠。Scale bar=5 μm。 (L) 单个移植线粒体的延时图像序列(su9-mCherry)。细胞器供体为HeLa细胞，受体细胞为U2OS细胞，带有荧光标记线粒体网络(su9-BFP)。Scale bar = 10 μm。 讨论单细胞的操纵一直是细胞生物学领域的热点和难点，尤其是在不损害细胞活力的情况下从细胞中提取细胞器或将外源物质直接导入到细胞中。截止到目前，尽管单细胞技术有了较大的发展，但要实现将细胞器从一个细胞移植到另一个细胞，除了更大的卵母细胞外，几乎是不可能实现的。线粒体是细胞中的能量转换的核心，与细胞代谢和信号通路以及细胞命运紧密联系在一起。线粒体含有自身的遗传成分(mtDNA)，通常是严格垂直遗传给子细胞的。目前将线粒体地转移到细胞的手段有限，对于线粒体移植后的剂量-反应关系分析更是十分困难，这样我们就很难从机制上了解健康或疾病细胞的线粒体移植后的生物学效应。本文使用的FluidFM技术采用微型探针，可以在微环境中以高时空分辨率操纵单细胞或者对单个细胞进行采样，并与组学方法相结合，使细胞器的研究成为可能。FluidFM技术将原子力显微镜的高精度力学调节手段与光学检测下的纳米尺度微流控系统相结合，提供与单细胞操作相关的力学和定量的体积控制。这些特性在现有微型探针中是的，在本研究中，作者将FluidFM单细胞技术用于活细胞真核内和细胞间的细胞器微操作。成功实现了活细胞之间的线粒体移植。该研究将启发人们将FluidFM技术应用于更多领域，例如，干细胞治疗中低代谢活性细胞的再生，作为线粒体替代治疗方法的一种备选方案等。此外，FluidFM技术为解决细胞生物学、生物力学和细胞工程等问题提供了新的视角。 多功能单细胞显微操作系统- FluidFM OMNIUM参考文献[1].C. Gäbelein, Q. Feng, E. Sarajlic, T. Zambelli, O. Guillaume-Gentil, B. Kornmann & J. Vorholt. Mitochondria transplantation between living cells. (2021). BioRxiv.