從一個受精卵發(fā)育成多種功能的胚胎,細(xì)胞要經(jīng)過上千次分裂和復(fù)雜的排列重組。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月3日報道,霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究院珍妮莉婭法姆研究學(xué)院開發(fā)出一種最新的成像技術(shù),能以前所未有的速度和精確度看到這一過程,讓人們能追蹤胚胎成形時每個細(xì)胞在幾天甚至幾小時內(nèi)的變化。相關(guān)論文發(fā)表在6月3日出版的《自然·方法學(xué)》上。
研究人員演示了一段約20小時的果蠅胚胎發(fā)育視頻。在視頻中,生物結(jié)構(gòu)逐漸出現(xiàn),從一小團(tuán)簡單的細(xì)胞簇慢慢變長,變成上萬個細(xì)胞緊緊擠在一起的拉長的小胚胎,然后在新形成的肌肉收縮舒張下開始顫動,此時胚胎僅有半毫米長。此外,論文中還有一段果蠅胚胎中樞神經(jīng)系統(tǒng)完整的發(fā)育視頻,跟蹤了單個細(xì)胞發(fā)育出感覺器官、腦葉及其他結(jié)構(gòu)的過程,由于分辨率足夠高,還能看到神經(jīng)軸突尖端迅速變化。
發(fā)明該技術(shù)的珍妮莉婭法姆研究學(xué)院的菲利普·凱勒說,要理解一個單細(xì)胞怎樣變成了復(fù)雜的組織,真實(shí)看到這一過程非常重要。傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡速度太慢,無法跟蹤細(xì)胞在生命初期的迅速變化,也容易破壞一個活胚胎,只能通過把多階段、多組織的照片拼在一起,才能推測發(fā)生的變化,但“細(xì)胞分裂重組每次都不一樣,這種觀察方法可能會產(chǎn)生誤導(dǎo)”。
新技術(shù)基于一種高速非侵入式光學(xué)顯微鏡,稱為SiMView光層顯微鏡,能從4個角度同時拍攝圖像,不僅能跟蹤細(xì)胞運(yùn)動,還能對發(fā)展過程進(jìn)行數(shù)量分析。該顯微鏡由凱勒小組和德國的歐洲分子生物實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā),攻克了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的兩個難題:一是光源對樣本造成的傷害,二是對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。
大部分光源都會傷害細(xì)胞,使其中的熒光標(biāo)記消失。研究小組設(shè)計的照明技術(shù)是一種激光掃描層,一次照射樣本極薄的一層以減少傷害,由探測儀記錄下被照亮的部分。光層來自兩個相反方向,并用兩個探測儀來探測熒光,照明與探測相結(jié)合,提供了4個不同的觀察角度。不僅能避免由于光散射而造成的模糊,還將圖像采集速度提高了50倍。
要讓照亮樣本和探測熒光在時間、位置上協(xié)調(diào)一致,時機(jī)吻合極為重要,光層交叉通過會造成圖像模糊,發(fā)光間隔僅幾毫秒。為了保持精度,SiMView還安裝了實(shí)時調(diào)節(jié)的電子系統(tǒng)。
顯微鏡每秒會收集350Mb的數(shù)據(jù),一個樣本一天要產(chǎn)生海量數(shù)據(jù),而不同條件或不同基因的發(fā)育對比實(shí)驗(yàn),所要求的數(shù)據(jù)比這還要多好多倍。為此,研究人員開發(fā)出一種新的計算方法,能識別并跟蹤顯微鏡視頻中單個細(xì)胞并自動分析。這些都構(gòu)成了拍攝活樣本這一完整技術(shù)框架的必要組成部分。
凱勒表示,他們還將繼續(xù)改進(jìn)顯微鏡使計算過程更加有效。今后不僅能追蹤胚胎中細(xì)胞的一代代世系,還可能控制發(fā)育以探索發(fā)育機(jī)制,并研究其他更大更復(fù)雜樣本的發(fā)育過程。
2015年5月19日,由澳大利亞藥理學(xué)會和英國藥理學(xué)會主辦的澳-英聯(lián)合藥理...[詳細(xì)]
2月28日,GW制藥宣布美國FDA授予該公司用于治療兒童Lennox-Ga...[詳細(xì)]
意見反饋 關(guān)于我們 隱私保護(hù) 版權(quán)聲明 友情鏈接 聯(lián)系我們
Copyright 2002-2024 Iiyi.Com All Rights Reserved