細(xì)胞是一切生命的基本單位奶栖，構(gòu)成了各式各樣的生命體。因此研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部生命活動(dòng)過程可以幫助我們更深入地探究生命的奧秘门坷，了解生命體是如何構(gòu)建和運(yùn)作的宣鄙。傳統(tǒng)的細(xì)胞顯微術(shù)只能通過觀察固定的細(xì)胞標(biāo)本進(jìn)行推測，但已經(jīng)失“活”的細(xì)胞已經(jīng)無法反應(yīng)新陳代謝默蚌、信號(hào)傳導(dǎo)等生命活動(dòng)冻晤，無法反應(yīng)活細(xì)胞的真實(shí)情況。因此活細(xì)胞顯微術(shù)越來越受到生命科學(xué)研究學(xué)者的青睞绸吸，能夠在細(xì)胞仍然活躍并處于正常生理活動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行觀察鼻弧，幫助科學(xué)家更好地研究細(xì)胞間的相互作用，以及進(jìn)行藥物研發(fā)和篩選等方面的應(yīng)用锦茁。在這里我們整理了近幾年Lumencor白光光源運(yùn)用于活細(xì)胞顯微術(shù)的前沿研究，希望能為您的研究帶來靈感码俩。
活細(xì)胞的“聚光燈”——前沿活細(xì)胞成像的案例分享
細(xì)胞是一切生命的基本單位度帮，構(gòu)成了各式各樣的生命體。因此研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部生命活動(dòng)過程可以幫助我們更深入地探究生命的奧秘稿存，了解生命體是如何構(gòu)建和運(yùn)作的笨篷。傳統(tǒng)的細(xì)胞顯微術(shù)只能通過觀察固定的細(xì)胞標(biāo)本進(jìn)行推測，但已經(jīng)失“活”的細(xì)胞已經(jīng)無法反應(yīng)新陳代謝瓣履、信號(hào)傳導(dǎo)等生命活動(dòng)率翅，無法反應(yīng)活細(xì)胞的真實(shí)情況。因此活細(xì)胞顯微術(shù)越來越受到生命科學(xué)研究學(xué)者的青睞袖迎，能夠在細(xì)胞仍然活躍并處于正常生理活動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行觀察冕臭，幫助科學(xué)家更好地研究細(xì)胞間的相互作用，以及進(jìn)行藥物研發(fā)和篩選等方面的應(yīng)用燕锥。在這里浴韭，我們整理了近幾年來自Lumencor的白光光源運(yùn)用于活細(xì)胞顯微術(shù)的前沿研究脯宿，希望能為您的研究帶來靈感。
細(xì)胞內(nèi)部Ca2+泉粉，線粒體膜電位和細(xì)胞質(zhì)乳酸的延時(shí)成像
來自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Sophia M. Sdao, Thuong Ho, Chetan Poudel等科學(xué)家研究了CDK2和β活細(xì)胞之間的關(guān)系连霉，發(fā)現(xiàn)CDK2可以抑制β活細(xì)胞的氧化糖代謝和胰島素分泌榴芳，同時(shí)對(duì)β細(xì)胞的代謝信號(hào)和K(ATP)通道有重要影響。作者利用一個(gè)可誘導(dǎo)的β細(xì)胞特異性CDK2缺失的小鼠模型(CDK2-IKO)進(jìn)行研究跺撼，發(fā)現(xiàn)這種小鼠的葡萄糖耐受性和葡萄糖刺激的胰島素分泌都有所提高窟感。實(shí)驗(yàn)中通過多種方法測量了CDK2-IKO小鼠的β細(xì)胞電活性、鈣信號(hào)歉井、NAD(P)H熒光壽命柿祈、乳酸水平和線粒體膜電位。在搭建延時(shí)成像生物傳感器時(shí)哩至，采用Lumencor SOLA SEII 365作為熒光激發(fā)光源躏嚎，并且基于Lumencor精確的電子控制系統(tǒng)，可以快速調(diào)節(jié)光輸出的強(qiáng)度卢佣，設(shè)置為<20%的功率輸出。
參考文獻(xiàn)
Sdao S M , Ho T , Poudel C ,et al.CDK2 limits the highly energetic secretory program of mature β cells by restricting PEP cycle-dependent KATP channel closure[J].Cell Reports, 2021, 34(4):108690.DOI:10.1016/j.celrep.2021.108690.
HuH-7人肝癌細(xì)胞中GFP表達(dá)的20小時(shí)延時(shí)成像
非病毒基因遞送是基因治療領(lǐng)域的一個(gè)快速發(fā)展的研究課題箭阶，其低免疫原性避免了免疫系統(tǒng)對(duì)外源基因的排斥和攻擊虚茶，提高了基因治療的安全性和有效性，但受到合成核酸納米載體在內(nèi)吞體內(nèi)停留時(shí)間的限制仇参。為了克服這種瓶頸嘹叫，需要一種能夠同時(shí)測量納米載體的攝取動(dòng)力學(xué)和轉(zhuǎn)染效率的方法。慕尼黑大學(xué)的研究人員A. Reiser, D. Woschée, N. Mehrotra等人使用單細(xì)胞陣列的活細(xì)胞成像(LISCA)來研究不同血清條件下基于脂質(zhì)mRNA復(fù)合物的遞送時(shí)間分布诈乒，文中使用HuH-7肝癌細(xì)胞作為系統(tǒng)模型（RNA治療的主要靶器官之一）罩扇。該方法可以同時(shí)監(jiān)測數(shù)百個(gè)單細(xì)胞的eGFP報(bào)告基因表達(dá)，通過擬合到模型抓谴，即可得到每個(gè)單細(xì)胞的表達(dá)起始時(shí)間和表達(dá)速率等參數(shù)暮蹂。本文采用微結(jié)構(gòu)單細(xì)胞陣列和自動(dòng)活細(xì)胞延時(shí)顯微鏡來收集單個(gè)熒光時(shí)間過程。其中用于延時(shí)成像的時(shí)間分辨熒光顯微鏡搭載的即是來自Lumencor的SOLA-SE II LED光源癌压。
參考文獻(xiàn)
Reiser A ,D Woschée, Mehrotra N ,et al.Correlation of mRNA delivery timing and protein expression in lipid-based transfection[J].Integrative Biology, 2019, 11(9).DOI:10.1093/intbio/zyz030.
用高通量多色熒光顯微鏡觀察單個(gè)大腸桿菌細(xì)胞雙鏈斷裂修復(fù)
來自瑞典烏普薩拉大學(xué)和皇家理工學(xué)院的研究人員Wiktor J, Gynn? A H, Leroy P等在Nature上發(fā)表了一篇探索活細(xì)菌中RecA螺旋絲如何通過同源重組修復(fù)雙鏈DNA斷裂（DSB）機(jī)制的文章。在一個(gè)可誘導(dǎo)的DSB系統(tǒng)中滩届，利用高通量集侯、微流控和熒光顯微技術(shù)，直接觀察大腸桿菌中DSB修復(fù)的過程帜消，以及RecA蛋白在修復(fù)中的動(dòng)態(tài)變化棠枉，如下圖中所展示的。
在搭建實(shí)驗(yàn)所用的熒光顯微鏡時(shí)泡挺，Lumencor的Spectra III 系列的熒光光源與Nikon的Ti2-E倒置顯微鏡以及Andor的Sona 4.2B-11 scmos相機(jī)組合使用辈讶。顯微鏡由運(yùn)行內(nèi)建插件Micro-Manager控制。而熒光光源由相機(jī)通過TTL連接觸發(fā)娄猫，使用電子快門控制贱除。Lumencor的TTL觸發(fā)輸入可以外部控制集成的八個(gè)光源的選擇以及開關(guān)生闲，憑借精確的電子控制，切換速度間隔可達(dá)10μs月幌。
參考文獻(xiàn)
Wiktor J, Gynn? A H, Leroy P, et al. RecA finds homologous DNA by reduced dimensionality search[J]. Nature, 2021, 597(7876): 426-429.
基因編碼電壓指示劑 （GEVI） JEDI-1P 在解離的大鼠皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元中的成像
使用基因編碼的電壓指示劑（GEVI）進(jìn)行寬場成像是了解大型皮層網(wǎng)絡(luò)在神經(jīng)編碼行為中的作用的一種有前景的方法碍讯。萊斯大學(xué)以及埃默里大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種針對(duì)單光子成像優(yōu)化的GEVI和改進(jìn)的方法扯躺，應(yīng)用于小鼠長期的全腦電壓成像捉兴。并通過一個(gè)自動(dòng)化高通量篩選平臺(tái)，使其具有快速的動(dòng)力學(xué)录语、高亮度倍啥、高靈敏度和在寬常單光子照明下的高光穩(wěn)定性。在多輪定向進(jìn)化后钦无，產(chǎn)生了在所有指標(biāo)上都有所提高的JEDI-1P逗栽，這是一種綠色的熒光指示劑，zui終研究人員成功在清醒小鼠中實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的全腦電壓成像失暂。
為了以高通量的方式評(píng)估GEVI的性能彼宠，研究人員搭建了一個(gè)基于倒置顯微鏡（A1R-MP,Nikon Instruments）自動(dòng)化多模式的96孔篩選平臺(tái)。由Lumencor的LED光引擎（SpectraX）產(chǎn)生激發(fā)光弟塞，通過液態(tài)光波導(dǎo)（LLG）引導(dǎo)至顯微鏡的熒光頂置照明器凭峡。其中青色光(中心波長/帶寬，470/24nm)和綠光(550/15nm)通過物鏡分別照射到樣品臺(tái)上决记，激發(fā)基于GFP的GEVI以及mCherry。
參考文獻(xiàn)
Lu X, Wang Y, Liu Z, et al. Widefield imaging of rapid pan-cortical voltage dynamics with an indicator evolved for one-photon microscopy[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 6423.
Fura-2 Ca2+在小鼠垂體細(xì)胞中的成像
為了探究蛋白酪氨酸磷酸酶受體N和N2（PTPRN和PTPRN2）在小鼠繁殖過程中的性別特異性作用機(jī)制系宫，美國國立衛(wèi)生研究院的尤尼斯肯尼迪施萊佛guo家兒童健康與人類發(fā)展研究所 (Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development)的研究人員對(duì)PTPRN和PTPRN2進(jìn)行雙敲除（DKO）,結(jié)果導(dǎo)致雌性小鼠不育索昂，表現(xiàn)出青春期延遲、無排卵扩借、卵巢基因表達(dá)和類固醇合成的改變椒惨。而雄性小鼠則大部分育性不受影響，睪丸的基因表達(dá)潮罪、類固醇合成以及生殖器官的發(fā)育沒有明顯影響康谆。在研究過程中，鈣離子成像技術(shù)被用于研究垂體細(xì)胞的成像嫉到，研究PTPRN和PTPRN2的缺失對(duì)垂體促性腺激素細(xì)胞（gonadotrophs GnRH）的鈣信號(hào)的影響沃暗。340/30nm和380/20 nm的激發(fā)帶通由Retra II光引擎（Lumencor,Beaverton,OR）提供，激發(fā)帶通通過510/84nm的濾光片進(jìn)行了檢測何恶。
圖中展示了一些GnRH（100pM）誘導(dǎo)培養(yǎng)垂體細(xì)胞中的鈣信號(hào)數(shù)據(jù)孽锥。實(shí)驗(yàn)使用源自WT和DKO雄性和雌性小鼠的細(xì)胞進(jìn)行细层。
參考文獻(xiàn)
Sokanovic S J , Constantin S , Dams A L ,et al.Common and female-specific roles of protein tyrosine phosphatase receptors N and N2 in mice reproduction[J].Scientific Reports[2024-01-15].DOI:10.1038/s41598-023-27497-4.
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