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课堂 | 更高更快更强大,LIGHTNING 超高分辨率值得拥有!

发布日期: 2019-12-19
浏览人气: 362

随着光学技术的日益普及,越来越多的研究者将其应用到了与人类健康密切相关的领域,但传统的共聚焦成像已经不能满足需求,科学家们希望在更精细的维度深入探索人类疾病的发展进程,了解病原体和宿主的相互作用,以及追踪长时间的生物学过程。

 

LIGHTNING 显著提升共聚焦分辨率和信噪比?

我们有图,

你有真像!

 

今天给大家分享的是非常适合上述应用的基于徕卡 SP8 共聚焦显微镜平台的LIGHTNING 超高分辨率的一些成像实例。关注我们公众号的各位想必从之前的推送中已经了解 LIGHTNING 的原理和特点了,它结合高灵敏度的检测器新的电子元件以及智能化的图像信息提取技术,能为研究者提供超越共聚焦分辨率、突破光学衍射极限超高分辨率图像

 

 

图 1 为 4 色标记的 Cos-7 细胞在普通共聚焦显微镜下(左)和 SP8 LIGHTNING 下(右)的成像结果。在 LIGHTING 图像中,我们可以清晰辨别细胞核(蓝色)、线粒体(绿色)、微丝(灰色)和微管(红色)的边缘形态,即使纵横交错的细胞骨架仍能被清楚识别。因此,整体图像具有更好的对比度,为后期图像分析准确奠定了基础。

▲图 1. Cos-7 cells. Cyan: Nucleus, DAPI. Green: Mitochondria, TOM20 Oregon green. Red: Tubulin, TMR. Gray: Actin, SiR. Courtesy of Urs Ziegler, Jana Döhner, Center for Microscopy and Image Analysis (UZH), University of Zürich, Switzerland

 

 

美国 Hopkins 医学院的 Holland 实验室致力于研究控制精确染色体分布的分子机制以及线粒体错误在人类健康和疾病中的作用,视频 1 和图 2 是该实验室连续 12 小时拍摄的分裂中的 RPE 细胞,青色为 eGFP-微管蛋白,紫色为 mRFP-组蛋白,可以发现,即使长时间成像,荧光信号仍然强烈。因此,SP8 LIGHTNING 特别适合超高分辨率活细胞观察

 

▲视频 1.RPE 细胞分裂时间序列成像

▲图 2.12 h confocal time-lapse video of dividing RPE cells stably expressing eGFP-tubulin (cyan) and mRFP-Histidine H2B (magenta). Courtesy of C. Gliech, Holland Labs, John Hopkins School of Medicine, US

 

 

西班牙 Carlos III 国家心血管研究中心(CNIC)是世界有名的心血管研究机构,专注于心血管方向的基础研究及应用转化,如心血管药物的开发。

 

图 3 为该研究中心科学家拍摄的小鼠胚胎心脏超高分辨率图像,蓝色为血管,红色为淋巴管壁膜,淋巴管细胞核为绿色。通过对大器官级别的大尺度、多色、超高分辨率成像,科学家能够轻松观察并研究心脏淋巴系统的发育情况。可见 LIGHTING 能够轻松胜任器官、组织水平的多色和大范围超高分辨率的前沿要求。

▲图 3.Dorsal view of a mouse embryonic heart. Blue: Blood vessels, SMAcy3. Red: Membrane lymphatic vessel wall, Lyve1 633. Green: Nuclear lymphatic vessel, Prox1 cy5.5. Scale bar is 500 µm. Courtesy of Ghislaine Lioux etc., Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) Madrid, Spain

 

 

图 4 是小鼠小肠切片,左右分别为共聚焦和 LIGHTNING 图像。从 LIGHTNING 图像上能看到更为清晰的杯状细胞分泌的 WGA 粘液(黑白)、细胞核(绿色)以及刷状缘(红色)。可见 LIGHTNING 不仅提升了分辨率和信噪比,还保留了所有荧光分子的信息。

▲图 4.FluoCells mouse intestine section. B&W Alexa Fluor 350 WGA mucus of goblet cells, Green SYTOX Green Nuclei, Red Alexa Fluor 568 phalloidin filamentous actin (brush border)

 

 

图 5 为草履虫基体的 LIGHTNING 图像。采用高速成像,扫描分辨率 2495 x 2495。可见即使在高速扫描的条件下,LIGHTNING 仍然具有极高的分辨率和清晰度,完全能够胜任活体样品的超快超高分辨率成像。

▲图 5.Paramecium tetraurelia. Basal Body AF 488 (black & white). Imaging using resonant scanner at maximum FOV and format (2495 x 2495). 8 x line averaging. Image width: 100 µm. Sample Courtesy of Anne Aubusson-Fleury. Institute for Integrative Biology of the Cell (I2BC), French National Centre for Scientific Research (CNRS), Gif-sur-Yvette, France

 

 

图 6 是小鼠膈肌,左右分别为共聚焦和 LIGHTNING 的 3D 图像。从右图可以清晰地看到交感神经以及突触后分布的乙酰胆碱受体的精细结构。

▲图 6.Whole mount mouse diaphragm muscle was stained for nicotinic acetylcholine receptors, a principal postsynaptic component of neuromuscular junctions (red) and tyrosine hydroxylase, a marker for sympathetic neurones (green). Courtesy of Tatjana Straka and Rüdiger Rudolf, University of Applied Science, Germany

 

 

从上面的结果可以看出,SP8 LIGHTNING 在进行超高分辨率成像的同时,还具有很强的提取图像信息的能力,无论对于弱荧光信号的样品、高速运动中的样品、 3D 成像厚样品,都能轻松获取可用于定量分析的超高清图像,还可以结合 Navigator 导航式智能拼图,进行大样品的超高成像。另外,LIGHTNING 超高分辨率成像技术还可应用于 SP8 DIVE 光谱式多光子、STED 纳米显微镜,进一步提高其成像质量!

 

更多的应用实例,敬请期待。

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