利用光片显微技术聚焦三维长时程成像（上篇）

长时程三维成像揭示了复杂的多细胞系统是如何生长和发育的，以及细胞是如何随着时间的推移而移动和相互作用的，从而揭示了发育、疾病和再生方面的重要知识。光片显微镜一次只照射样品的一个薄片，大大减少了光损伤，保护了样品的活性。这种温和的高速技术可在数小时甚至数天内提供清晰的体数据，使研究人员能够实时捕捉生物学的发展过程。

类器官

类器官是一种三维细胞培养模型，能更真实地再现细胞在三维空间中的相互作用和功能。与传统的二维培养不同，这些模型可以在一定程度上复现体外各种器官的生理结构。随着时间的推移，有机体发展到几毫米大小，光散射使得以高分辨率对更深层进行成像变得越来越困难。Viventis Deep 的双视角检测系统通过改善整个样品体积的图像质量，有助于解决这一局限性。

人脑类器官

由表达 Lamin (LAMB1)-RFP（绿色）和 Actin (ACTB)-GFP（洋红色）的诱导多能干细胞 (iPSC) 株系生成的人脑类器官的 40 小时延时摄影。来自多能干细胞（PSCs）的无引导分化的脑类器官可以发展出自组织、具有区域化特征的结构，这些结构在很大程度上类似于人脑的某些部分。这使它们成为研究大脑发育的一个非常大的体外模型。左侧显示的是延时视频，右侧显示的是第一个时间点的三维图像。帧与帧之间的时间间隔为 30 分钟。由 Akanksha Jain（瑞士巴塞尔 ETH-DBSSE 特雷特林实验室）提供。Jain 及其同事使用 Viventis LS1 活体显微镜拍摄了长达 188 小时的大脑有组织细胞，获得了类似的结果。

Jain, A., Gut, G., Sanchis-Calleja, F. et al. Morphodynamics of human early brain organoid development. Nature (2025). 

肝脏类器官

两个小鼠肝脏类器官的 50 小时延时摄影。细胞核用 H2B‑mCherry（洋红色）标记，细胞膜用 mg‑GFP（青色）标记。长时程观察显示这些类器官呈现周期性的膨胀和收缩。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

小鼠肝类器官的三维重建图。细胞核用 H2B‑mCherry（洋红色）标记，细胞膜用 mg‑GFP（青色）标记。三维重建和细胞核分割使用 AI 图像分析软件 Aivia 完成。Viventis Deep 通过双视角检测实现的高分辨体成像，使整个样本的细胞核能够被精确分割。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

肠道类器官

表达 FUCCI2 细胞周期报告系统（hGem‑mVenus 和 hCdt1‑mCherry）的小鼠肠道类器官的 Z 轴堆栈图像。隐窝中的分裂细胞显示为青色，绒毛中的静止细胞显示为洋红色。视频比较了检测物镜 1（左）、检测物镜 2（中）以及融合数据（右）的成像质量。Viventis Deep 的双视角检测以及两个 Z 轴堆栈（260 µm）的融合，使整个肠道类器官体积范围内都获得了最佳成像质量。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

67 小时、多位置延时成像的小鼠肠道类器官，表达细胞周期报告系统 FUCCI2（hGem‑mVenus 和 hCdt1‑mCherry）。Viventis 定制开发的样品架使研究人员能够并行拍摄多个类器官，并跟踪其细胞周期动态。Viventis Deep 的双侧检测能力可在近 400 µm 的深度范围内，实现对隐窝（分裂细胞以青色标记）和绒毛（静止细胞以洋红色标记）的同步成像，并达到单细胞分辨率。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

肿瘤类器官

人结肠癌类器官的 137 小时延时成像。使用 AI 图像分析软件 Aivia 生成了三维重建图。表达 H2B‑mNeon 的细胞核以青色显示。对该肿瘤类器官的生长演变过程拍摄了近 6 天，间隔为 30 分钟。可以看出， Viventis Deep 双视角检测在致密三维散射样本中整个体积范围内可以获得高质量的成像效果。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

乳腺类器官与巨噬细胞共培养的 15 小时延时摄影。巨噬细胞（橘红色）在基质中快速移动，并通过其突起与乳腺细胞（青色）相互作用。时间刻度为小时：分钟，帧与帧之间的时间间隔为 30 分钟。法国巴黎巴斯德研究所 Li Lab Aurelie Chiche 提供。

胚胎发育

发育中的胚胎为研究早期发育过程（如细胞分化和组织形成）提供了一个动态模型。它们还通过揭示复杂生物如何由单个细胞发育而来，帮助科学家理解先天性疾病并改进再生医学。由于胚胎在成像过程中对光照尤为敏感，且在体外培养过程中需要定期更换培养基，Viventis Deep 系统凭借其开放式顶部样品架，为发育中胚胎的长期三维成像提供了出色的解决方案。

小鼠胚胎

40 小时的小鼠早期胚胎延时成像。这段精彩的延时视频捕捉了小鼠胚胎在早期发育过程中，心脏细胞（以亮青色显示）开始组织排列的瞬间。Viventis LS1 Live 的开放式顶部设计使研究人员能够在延时实验过程中更换培养基。这对于维持最佳生理条件至关重要，使胚胎能够从 E6.5 阶段起正常发育长达 40 小时，并在此期间观察到心管的形成。数据由英国伦敦大学学院（UCL）的 Kenzo Ivanovitch 提供，发表于《EMBO Journal》。 

斑马鱼胚胎

受精后 3 天的斑马鱼胚胎 5 小时延时成像。小胶质细胞膜（mpeg1:Gal4；UAS:lyn‑tagRFPT）以绿色显示。左侧视频展示了小胶质细胞在视顶盖内的运动。如视频所示，小胶质细胞具有高度动态的突起，用于扫描大脑以寻找需要被清除的濒死神经元。右侧为明场通道图像。瑞士苏黎世大学 Francesca Peri 提供。

斑马鱼胚胎的 9 小时延时成像。细胞核用 H2B‑eGFP（灰色）标记。该视频展示了原肠运动过程中胚层包被（epiboly）的过程，并通过 Viventis Deep 的两个对向检测视角进行观察（左侧为检测物镜1，右侧为检测物镜 2）。时间刻度为“小时：分钟"。数据由瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）Oates 实验室提供。

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