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近日，Quantum Design中国在北京生命科学研究所成功安装了Viventis LS2高通量活细胞高分辨光片显微镜，并对用户进行了仪器的详细介绍和全面的操作培训。高通量活细胞高分辨光片显微镜凭借其对胚胎、类器官等生物活体样品的高分辨率长期成像功能，将助力北京生命科学研究所在活体成像领域取得更进一步的发展。

高通量活细胞高分辨光片显微镜装机完成

高通量活细胞高分辨光片显微镜介绍

高通量活细胞高分辨光片显微镜用户培训

高通量活细胞高分辨光片显微镜是近些年发展起来的一种成像技术，该技术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，尤其适合对直径达300 μm的光敏样品（如线虫、胚胎、类器官、果蝇和斑马鱼等活细胞）进行长期实时高分辨率和低光毒性的观察与3D成像。仪器在国外部署于马克思-普朗克研究所、居里研究所、欧洲分子生物学实验室苏黎世联邦理工学院等著名院所和机构，并已在高水平期刊发表多篇优秀文章：

[1]. So, Chun, et al. "Mechanism of spindle pole organization and instability in human oocytes." Science (2022)

[2]. Naganathan, Sundar R., Marko Popović, and Andrew C. Oates. "Left–right symmetry of zebrafish embryos requires somite surface tension." Nature (2022)

[3]. He, Zhisong, et al. "Lineage recording in human cerebral organoids." Nature methods (2022)

[4]. Pérez-Núñez, Iván, et al. "LCOR mediates interferon-independent tumor immunogenicity and responsiveness to immune-checkpoint blockade in triple-negative breast cancer." Nature Cancer (2022)

[5]. Mailand, Erik, et al. "Tissue Engineering with Mechanically Induced Solid‐Fluid Transitions." Advanced Materials (2022)

[6]. Yang, Qiutan, et al. "Cell fate coordinates mechano-osmotic forces in intestinal crypt formation." Nature cell biology (2021)

[7]. Rossi, Giuliana, et al. "Capturing cardiogenesis in gastruloids." Cell stem cell (2021)

[8]. Dumortier, Julien G., et al. "Hydraulic fracturing and active coarsening position the lumen of the mouse blastocyst." Science (2019)

[9]. Serra, Denise, et al. "Self-organization and symmetry breaking in intestinal organoid development." Nature (2019)

高通量活细胞高分辨光片显微镜简介：

瑞士Viventis Microscopy公司研发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，主要用于活体的光敏感样品（如胚胎、类器官等）的低光毒性、高分辨率的长期成像。系统在活体成像应用中具有众多优势：

★ 长期成像：通过稳定的温度和气相控制，在真实的生理环境下进行生物样品的培养与3D成像。

★ 简易上样：开盖式设计，很大程度简化上样操作；专用多孔样品室，可适应样品形状，在长期成像过程中可更换成像液

★ 多角度照明与成像：从多个不同角度，使用相互独立的成像参数进行照明与成像。

★ 支持多种样品：可适配由数十纳米至微米级尺寸的不同样品，包括线虫、胚胎、类器官、果蝇和斑马鱼等

相关产品：

高通量活细胞高分辨光片显微镜：https://www.yiqi.com/zt2203/product_906537.html

新品上市

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独特技术，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

ViventisNEW ARRIVAL的主要特点

01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。

02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。

03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。

若有任何关于技术或设备其他问题欢迎您扫描下方二维码联系QDC专业的技术工程师或直接致电咨询010-85120280。

扫描上方二维码，即刻咨询高通量活细胞高分辨光片显微镜LS

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：

了解复杂且快速变化的细胞动力学是深入探索生物进程的重要一步。因此，现代生命科学研究越来越需要关注于在分子水平上实时发生的生理事件。
 
 
观察和分析活细胞时面临的挑战
在固定细胞或组织中，获取样品“分子状态”的信息已是一项艰巨的任务。如果需要获取实时信息，，就必须尽可能在实验过程中保证细胞自然地运行生理机制，因此将加大实验的困难程度。此外，由于很多生理过程的持续时间仅有几秒甚至几毫秒（例如细胞内离子水平的变化），必须在相对较短的时间内采集大量信息。
满足这些挑战性需求的一种方法是采用被统称为活细胞成像的光学技术。活细胞成像可研究活细胞中的实时动态生理过程，而非提供细胞当前状态的一幅“快照”。它把快照转变成了电影。活细胞成像可提供单个细胞、细胞内网络（原位）甚至整个生物体（体内）中动态发生分子事件的空间和时间信息。这些特性让活细胞成像成为了研究细胞生物学、癌症、发育生物学和神经科学中动态生理过程的必要技术。
近年来，电子学、光学和生物化学的迅速发展，使得科学家们更轻松的实现活细胞成像。如今的活细胞成像方法使用优化的显微镜、专用光源、高速相机、高灵敏度探测器和特异性的荧光标记物，可同时提供技术成熟且仍具有创新性的全套解决方案，满足在分子水平上对单细胞或整个细胞网络进行实时研究的挑战性需求。
使用线粒体标记物(MitoRed®)和荧光钙染料(Fluo-4)对细胞进行活细胞成像
 
图1：荧光钙染料Fluo-4标记的睾丸支持细胞的原代培养。钙染料的位置类似于表征细胞内的钙分布。
 
图2：线粒体标记物MitoRed®染色的睾丸支持细胞的原代培养。
 
图3：图1和图2的叠加。观察钙斑和线粒体的共定位情况。
 
图4：睾丸支持细胞的DIC图像。
 
使用共聚焦显微镜Leica TCS SP5(DMI6000 CFS)和Leica LAS AF7000成像软件获取的图像。由德国亚琛工业大学生物II研究所化学感知系Sophie Veitinger博士提供。（地址：德国马尔堡菲利普斯大学细胞生物学和细胞病理学研究所）
对应刊物（非图片来源）：
 
活细胞成像中的常见问题
活细胞成像通常适用于培养的细胞系（例如HEK细胞、HeLa细胞）、原代细胞（例如皮肤细胞、神经细胞）、急性制备的组织切片（例如脑切片）或整个器官或生物体。因为细胞被带出其原本“自然”的培养环境并会受到光毒性的影响，所以在实验过程中的首要任务是保持细胞的健康状态。
 
细胞外溶液
不同类型的人工细胞外溶液（林格氏液、人工脑脊液(ACSF)）和培养基（例如Leibovitz L-15）用于为细胞提供维持其生理功能所必需离子和其他辅助因子。用于活细胞成像的培养基成分包括从极简单的“含盐”溶液（例如林格氏液）到非常复杂的混合物（例如Leibovitz L-15），种类繁多。
但所有溶液都有一个共同点，即都包含pH缓冲液，因为暴露在环境中之后，会显著改变培养的pH（通常pH 7.2.-7.4）。在很多细胞外溶液中，pH缓冲液通过添加10–20 mM两性离子有机化学品HEPES（2-[4-（2-羟乙基）哌嗪-1-基]乙磺酸）来实现。但对于很多细胞来说，细胞外溶液不能用HEPES或其他化学缓冲液（例如MOPS、TES），因为培养基中缺乏pH缓冲碳酸氢盐会对细胞造成伤害。要解决该问题，必须将二氧化碳输送到细胞外溶液中（二氧化碳与细胞外溶液接触时，会转化为碳酸氢盐）。这可以通过两种方式实现：一种是不断输送气态二氧化碳（通常以碳化物的形式：95%的氧气和5%的二氧化碳）到细胞外溶液中，并不断对细胞进行换液。这种方法通常用于代谢周转率高于细胞增殖的切片制备。
另一种常见的方法是将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。在此类培养物中持续供应5-7%的二氧化碳气体，并且可以严格控制温度。必须根据使用的样品类型和实验的持续时间，来确定化学缓冲的细胞外溶液是否足以使细胞保持良好状态，或者是否需要输送二氧化碳甚至使用培养小室。在很多情况下，化学缓冲溶液即可满足细胞培养和短时实验的要求。，因为急性切片代谢周转率要高得多，通常需要足够的二氧化碳供应。但对于很多细胞类型和长时间成像实验，必须使用培养小室。
 
光毒性
使用荧光染料进行活细胞成像的另一个问题是：激光或高强度电弧放电灯的入射光会损害细胞，即所谓的光毒性。光毒性主要在合成荧光染料被激发时发生。荧光染料被激发后，它们将与分子氧发生反应并产生自由基。为避免光毒性，必须选择尽可能低的光强度和尽可能短的激发持续时间，以将入射高能光剂量保持在尽可能低的水平。在实验设计过程中，还必须考虑实验的持续时间。长时间实验中，通常不需要高帧速率。因此，图像采集的周期频率通常可以从例如每秒10多帧降低到每秒1帧甚至更低。这将显著降低样品上的入射光剂量，从而大幅降低光毒性。
对于低强度荧光信号成像，可以考虑更改图像采集条件设置，比如在大多数情况下，通过将相机功能用作像素合并或提高增益，甚至使用特殊的高灵敏度相机（例如EM-CCD相机）进行成像。这样可以在不增加激发持续时间或光强度的情况下实现更好的信噪比和信号质量，而这两者都会导致更高的光毒性。此外，选择具有长激发波长的荧光基团也可降低光毒性，因为与具有短激发波长的荧光基团相比，传递给样品的能量更低。荧光蛋白（例如绿色荧光蛋白(GFP)）的光敏位点位于被多肽包膜覆盖的蛋白质内部，因此通常没有光毒性。
 
焦面漂移
此外，在长时间的活细胞成像实验中，很可能发生焦面漂移的问题，，。可以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。
 
图5：接种了豇豆花叶病毒(CPMV)的豇豆初生叶(Vigna unguiculata "California Blackeye")，在病毒RNA 2中的运动蛋白(MP)和衣壳蛋白(CP)之间的插入GFP基因。GFP以游离蛋白的形式大量表达（因此未融合于MP或CP），并且可以定位在受感染的表皮和叶肉细胞的细胞质和细胞核中。由荷兰瓦赫宁根农业大学，生物分子科学部门分子生物学实验室的Joan Wellink博士及植物科学部门病毒学实验室的Jan van Lent博士提供。
 
 
视频1：用DIOC6染色的活洋葱球细胞，同时进行透射光检测；使用共聚焦显微镜Leica TCS SP2 AOBS RS拍摄，63倍物镜，1.5倍变焦，2倍线平均，扫描分辨率512 x 265，速度每秒4.7帧。
 
视频2：用表达GFP融合蛋白的构建体瞬时转染的COS细胞。细胞溶质蛋白在细胞中呈针状分布。3D堆栈(10.14 µm，14层切)每5秒记录一次，，持续10分钟。本视频使用了堆栈的最大投影。512 x 512像素，双向扫描，变焦2倍，物镜HCX APO L U-V-I 63.0 x 0.90 W UV。由法国伊尔基希细胞生物学研究所成像中心Jocelyn Laporte,提供。
 
用于活细胞成像的方法
可应用于活细胞成像的宽场和共聚焦显微技术的范围也非常广泛。通常，使用复式显微镜和反差对比方法（例如相差和微分干涉相差（DIC）），随时间观察细胞的生长、聚集或运动过程。此外，通常使用体视显微镜或宏观镜对大型标本（例如发育中的斑马鱼胚胎）进行延时成像。在过去数十年中，先进荧光技术变得越来越重要。共聚焦显微镜应用的迅速增加，使生物研究的视角从平面向三维立体转变。
阅读有关活细胞成像技术的更多信息
活细胞成像技术——观察生命的分子水平动态
 
相关链接：细胞生物学、 细胞培养、活细胞成像、类器官和3D细胞培养

了解更多：https://www.leica-microsystems.com.cn/cn/?nlc=20201230-SFDC-011237

明美显微镜相机应用于活细胞成像

研究活细胞时，常见的障碍包括光毒性和光损伤。 要捕捉快速的生物过程，关键是保持细胞健康并获得清晰的图像，确保数据可靠、无伪影，此次，深圳用户需要显微镜相机搭配蔡司倒置显微镜，用于活细胞成像观察。

明美深圳区域工程师推荐了显微镜相机MSX1，1000万高分辨率显微相机，准确还原样品的精细结构和真实色彩；同时，通过硬件加速，大大提升了相机运行速度，图像清晰，数据准备，效果获得用户的认可。

显微镜相机MSX1是实验室显微设备专用相机，用户已有的显微设备通过安装显微镜相机，将图像或视频捕获可供后继处理与分享。对于显微相机来说，高质量的显微镜适配器是保证从显微镜获取高清晰数字图像的关键。 

明美显微镜相机MSX1适配的显微镜包括蔡司、尼康、徕卡和奥林巴斯等四大国际品牌以及其他中国显微镜厂家的显微镜。

您若对显微镜相机感兴趣或存在疑问，欢迎与我们联系，我们将竭诚为您服务！

 来源：https://www.mshot.com/article/1641.html

研究细胞球的形成

当对细胞球做延时成像时，会出现某些挑战。由于实验可能持续数天，必须实现长时间的样本存活，这就需要确保接近生理条件。本文描述的活细胞长时间研究使用了全场景显微成像分析平台MICA来研究U343和MDCK细胞球形成。细胞球生长需要最 佳条件，以确保细胞周期和增殖不受干扰。

图像：每孔1000个被稳转了MX1 GFP（绿色）的MDCK细胞形成的3D细胞球。72小时延时拍摄，间隔30分钟。IMC（灰色）。

延时拍摄技术

延时拍摄技术[1,2]是指在一定的时间内，通过显微镜以特定的速率（通常为帧/秒（fps））捕捉标本的图像。延时显微成像技术能够观察到长时间的微观事件，即在几分钟、几小时或几天内发生的事件，在几秒钟、几分钟或几小时内就能看到，广泛用于研究活体标本，如细胞培养物、急性组织样本和模式生物随着时间的推移而生长和发展，以获得更多关于生物过程的见解[3,4]。例如，在胚胎发育、组织修复、免疫系统功能和肿瘤细胞侵袭过程中，细胞迁移对多细胞生物体非常重要。为了准确跟踪细胞和生物体随时间的变化，可以采用“纵向”研究[5] ，即在规定的时间内，在特定的条件下观察同一样本或标本。

细胞球

细胞球是一种三维细胞培养，就像类器官一样，它可以模拟活体组织和器官的生理功能[6]。单层二维细胞培养通常是在基质上平坦生长的细胞，细胞球和其他3D细胞培养则可以大量生长，从而实现细胞-细胞之间的三维相互作用，这更像有机体中的原生组织。这些3D细胞培养可用于研究，以帮助更好地了解更真实的微环境中的细胞。细胞球在神经科学、再生医学以及癌症和心血管研究方面的应用非常有用。

挑战

当用细胞球做延时成像时，会出现某些挑战。由于实验可能持续数天、甚至数周，因此必须在保证接近生理条件的情况下，延长样品的存活时间。荧光标记物的表达必须保持在内源性水平，以防止损害细胞内稳态。

培养基中必须有稳定的营养物质供应。长时间的正确成像要求显微镜成像保持聚焦，并适应不断变化的样品特征，如横向和轴向生长。

实验室可能没有涉及3D细胞培养的延时成像所需的仪器。这种情况下，通常可以通过在多个研究小组和用户间共享设施来解决，但这可能意味着在获得所需仪器之前需要漫长的等待时间。这些挑战可能会导致延迟获得重要的、可量化的结果，而这些结果将影响根本性突破和获得新的见解。

MICA介绍

MICA是全场景显微成像分析平台，它将研究人员需要的都统一在一个完全可控的、高度灵活的环境中，加速显微镜的工作流程，以便更快地获得有意义的科学结果。通过使用这个成像分析平台，您可以从以下方面受益：

• 人人皆享：轻松设置受控环境条件，匹配聚焦策略，并设置成像条件

• 机简工作流程：导航式软件设计和一键式操作

• 触手可及：最 佳的环境条件和多种成像模式（明场、宽场和共聚焦），以配合实验需要，以及水镜和聚焦策略的智能自动化

方法

这项长时间活细胞实验研究是使用MICA来实现，研究了从稳定转染了MX1-GFP或 U343细胞开始的细胞球的形成。细胞球生长需要最 佳的生理条件，确保细胞周期和增殖不受干扰[6,7]。

以往的研究结果表明，生长本身往往与特定的蛋白质或细胞状态和分化的某些标记物的表达相关[6,7]。

图1：图示细胞随时间而形成的细胞球。

MICA在这一关键应用中作为培养系统，在接近生理条件下维持3D细胞培养生长活性，并最 大限度地减少培养基蒸发。MICA可帮助用户测量细胞球的生长并分析蛋白质的表达水平。

图2和图3显示了在3D细胞球的形成及其生长的长期延时研究中获得的图像和数据。

图2：对60个孔随时间变化的分析：红色表示经过训练的像素分类器在60小时成像后的某个时间点检测到的区域。

图3：上排：每孔1000个MDCK细胞形成3D细胞球的延时序列中选出的图像，其中细胞用MX1 GFP（绿色）稳定转染。这些图像分别是在接种细胞后第0、11、20、40和61小时的时间点拍摄的。图中所示的红色曲线是对形成的MDCK细胞球状体大小的相应测量。
下排：每孔1000个U343细胞形成3D细胞球的延时序列中选出的图像。
这些图像也是在接种细胞后第0、11、20、40和61小时的时间点拍摄的。
图中所示的绿色曲线是对形成的U343细胞球体大小的相应测量。

参考资料：

1. J.L. Collins, B. van Knippenberg, K. Ding, A.V. Kofman, Time-Lapse Microscopy, Ch. 3 in Cell Culture, Ed. R. Ali Mehanna (IntechOpen, London, 2018) ISBN: 978-1-78984-867-0, DOI: 10.5772/intechopen.81199.

2. Time-Lapse Microscopy: Technique and Significance, Looking at Cell Migration: What is Time-Lapse Microscopy (TLM)? Microscope Master.

3. Live-Cell Imaging Techniques Visualizing the Molecular Dynamics of Life, Science Lab (2022) Leica Microsystems. 

4. T. Veitinger, Introduction to Live-Cell Imaging, Science Lab (2012) Leica Microsystems.

5. R.R. Shields-Cutler, G.A. Al-Ghalith, M. Yassour, D. Knights, SplinectomeR Enables Group Comparisons in Longitudinal Microbiome Studies, Front. Microbiol. (2018) vol. 9, DOI: 10.3389/fmicb.2018.00785.

6. N. Kalebic, P. Kanrai, J. Kulhei, Observing 3D Cell Cultures During Development,  Science Lab (2021) Leica Microsystems. 

7. S.S. Nazari, Generating 3D spheroids with encapsulating basement membranes for invasion studies, Curr. Protoc. Cell Biol. (2020) vol. 87, iss. 1, e105, DOI: 10.1002/cpcb.105.

MICA

研究人员在活细胞成像技术的帮助下，可以深入了解活细胞甚至完整生物体的动态过程，这包括细胞内和细胞外活动。一些代表性的示例包括蛋白质或脂质转运、免疫细胞迁移，类器官的组织结构等。活细胞成像要求样本和显微镜系统具备特定的属性。在这篇文章中，我们描述了MICA如何解决活细胞成像的问题，并提供了合适的示例。

活细胞成像

活细胞成像在微观层面揭示了生物体变化的全过程。它要求将样本保存在接近生理的条件下。我们会在后面重 点介绍到。典型的样本包括活细胞培养、活组织、类器官或模式生物，通常会使用荧光显微镜研究这类样本。为此需要转染细胞，从而产生表达荧光标记蛋白质的转基因体。此外，还可以使用活细胞染料。

挑战

环境条件

为尽可能获得接近真实状态的实验结果，活细胞成像条件必须模拟生理环境。不同的生物体所需的生理条件也不同，包括温度、pH、氧气含量等。例如，哺乳动物细胞要求的温度是37°C左右，昆虫细胞的最 佳温度是27°C，鱼为28°C，而裂殖酵母则为30°C左右。

在碳酸氢钠缓冲液的帮助下，细胞培养基内的pH值持续保持在7.0-7.4，这就要求培养箱环境中相应地存在二氧化碳。此外，培养箱的环境应该是水饱和的，这样就不会有培养基蒸发了。

体内不同组织和细胞的所需氧含量是不同。目前细胞培养箱和活细胞成像并没有广泛考虑氧的问题。不理想的氧气水平会导致增殖率下降（高氧）或代谢率降低（低氧）（Hadanny, A.; Efrati, S.）。

光保护是活细胞成像的另一个挑战，因为光照射可以影响活细胞本身以及荧光团。例如，强光可以导致DNA损伤或光漂白荧光团。

MICA的设计旨在应对所有这些挑战

外壳本身就像一个培养箱。这意味着样本周围空间被加热到所需的温度（比室温高5°C，最 高42°C），并平衡到所需的二氧化碳浓度和湿度。

如果需要的话，氧气浓度可以进行调节。所有的参数均可通过MICA LAS X软件控制。样本的光照射条件由OneTouch功能设置，并可通过“Sample Protection – Image Quality”滑块进行调整，以平衡所需的信号量与保护活细胞和荧光团。

为了在最 小的环境干扰下获取样本，在前门中隐藏有一个小的服务挡板。

图1：MICA是一个培养箱。盖子下面的整个空间可以被平衡到所需的温度、湿度和二氧化碳浓度。为了快速检查样本或操作，前盖可以折叠下来，一个小的服务挡板可以滑开。

光可能是有毒的

由于光对样本有负面的影响，任何光都可能干扰细胞内的分子，例如紫外线可能伤害皮肤。此外，荧光团可能形成与分子相互作用的自由基。光的负面作用被称为光毒性。挑战在于激发产生足够的信号来解答科学问题的光强与尽量减少光毒性的平衡。MICA通过提供一个工具来帮助用户在不需要了解技术背景的情况下精确地平衡这两件事——“Sample Protection – Image Quality”滑块。只需点击一下，OneTouch将根据滑块上的选择设置所有的激发和检测参数。

细胞内的动态变化可能非常快。例如，细胞器或囊泡分子的运动速度可达几微米/秒（Alberts B.等人）。这极大程度的考验了对图像采集的要求，特别是当需要对多个荧光团进行成像时。这里的问题是，生物不会暂停所有的荧光通道从而在相同的状态下进行采集，而是持续不断进行。在一个经典的基于荧光滤片的系统中，通常最耗时的步骤是为不同的通道更换滤光片。这导致实验中两个荧光团在两个不同的时间点被监测，导致无法实现精确的时空相关性。

MICA FluoSync™技术使用户能够同时获得多达四个荧光通道。这意味着不同的囊泡、细胞骨架和运动蛋白可以以100%的时空相关性进行成像。此外，同步采集使成像时间点的节奏更快，因此，可以用更灵敏地记录快速的细胞运动。

在给定的时间范围内记录更多的时间点信息

在一个实验中记录更多的时间点信息可能是一个挑战。假设用户想每10分钟记录一次，那么在下一个周期开始之前，只能记录一定数量的位置。通常情况下，如果您想在同一位置记录多个标签，就会有更多限制，但MICA不存在这个问题。FluoSync™技术使用户能够以四倍的速度记录，因为它最 多可以同时获取四个标签，从而为用户留下更多的时间来记录更多位置。用户不必再在标签数量和位置之间进行权衡。

寻找正确的位置进行成像

寻找正确的样本位置和设置实验是具有挑战性的。实验人员需要使用目镜了解样本的整体概况，并记住不同的位置。一些显微镜可以生成样本的预览，这可以提供一些帮助，但实验人员仍然需要指出图像中要进一步成像的位置。MICA的Navigator工具可简化这一过程。用户可以生成低放大倍数或高放大倍数的预览，轻松定位感兴趣的区域，这些感兴趣区域可以用工具直接在图像上标记出。通过这种方式，后续高分辨率的图像可以保存下来。

选择正确的活细胞成像物镜

由于活细胞成像通常是在水溶液中进行的，高倍率物镜通常使用水作为浸没介质，因为它与培养基介质的光学特性相匹配。将水手动放在物镜和样品之间是很麻烦的，而且会导致样本的焦点和位置的改变。此外，水蒸发得相当快，需要不断补充。MICA集反馈回路于一体，在水浸式物镜的整个使用过程中，首先建立并维持浸没状态。这种方法不需要手动操作，可以进行长期实验。

为进一步提高光学质量，一些物镜会通过校正环来补偿样本平板的厚度。校正环可手动、也可自动操作。MICA配置了自动校正环功能，可实现自动优化。

重复实验之间的可比性

科学实验的一个关键方面是，尽可能少的变更可变参数以实现对样品和结果影响的把控。这包括在所有的实验中应用同一套成像条件。一个方面是稳定的环境条件（温度、pH值和O2，见上文）。另一个重要方面是相同的成像参数（激发和检测）。MICA默认在不同项目中保持成像参数不变，用户仅基于自己的需求进行调整。可根据参考图像恢复成像参数。在环境条件方面，MICA是一个培养箱。MICA条件稳定能允许MDCK囊肿连续生长3周（见下文）。

方法

MICA有用于活细胞成像的特殊的样本夹。这包括用于小型（36毫米）和中型（60毫米）培养皿的支架。

图2：活细胞成像样本架。有适用于不同尺寸的培养皿的支架。活细胞成像也可以使用经典的载玻片支架（未显示），例如，使用ibidi µ-Slide 8 Well载玻片支架。

囊泡

U2OS细胞同时用WGA-Alexa488和WGA-Alexa555进行染色。这两种染料都聚集在细胞的质膜和所有囊泡和内体上。荧光剂同时或序列成像以进行比较。环境被设定为37℃恒温和5%CO2，即生理pH水平。

对于高倍率成像，使用了带有自动加水功能的63x/1.20水镜。

斑马鱼

发育中的胚胎从球期到体期的全过程。图像中的鱼（斑马鱼）是一个中胚层带有报告基因的转基因鱼（Tbxta：GFP），Dextran-Alexa647标记间质。胚胎保持在28℃。

囊肿

a) 将稳定转染了EB1-GFP的MDCK细胞在基质Matrigel中培养，在ibidi µ-Slide 8 Well玻片上诱导囊肿生长。环境被设定为保持恒定的37℃，5%的二氧化碳和高湿度。

在第2天，细胞已经显示出三维聚团，并在基质Matrigel内高度流动。

在第9天，囊肿保持生长相对稳定，并用较高的放大率（63倍）进行成像。采集6天的时间序列（6小时的时间间隔的GFP和IMC（明场成像的调制对比））。三维采集能获得囊肿的三维图像（418层，220.7纳米间距，总Z-Stack大小92.02微米）。在第9天，囊肿除了EB1-GFP标记之外，还被Mito-Blue、SiR-Actin和Tubulin-SPY555标记。

b) 5000个稳定转染了EB1-GFP的MDCK细胞在U型孔板中生长。有趣的是，这些细胞在几天后也形成了囊状结构。其中一个囊状结构在共聚焦模式下被进一步研究，以进行三维重建。

结果

短期的快速事件实验

U2OS细胞用两种不同的荧光染料标记相同的结构，WGA-Alexa488和WGA-Alexa555，它们都与细胞膜结合。通过在MICA序列模式下，这个实验设置能够在获取WGA-Alexa488（绿色）和WGA-Alexa555（红色）之间引入一个人为的时间差。有了MICA同时成像技术，两种不同的Alexa染料标记同样的膜结构，能够在最 小时间差的两个时间点成像。你可以在两种方法的比较中看到，在同步扫描中所有的囊泡都是黄色的——即绿色和红色的混合物，而在序列扫描中一些快速移动的囊泡看起来是两种不同的结构——即一个绿色和一个红色的囊泡。

中时程实验

斑马鱼是一种模式生物，经常用于发育研究。在这个例子中，我们感兴趣的是研究细胞在空间的协调性，而这种协调性受到周围组织的粘度的影响。在THUNDER模式下对两个通道进行了24小时的成像，并使用LVCC以获得更多的细节。 

长时程实验

MDCK细胞是极化的上皮细胞，如果在Matrigel这样的基质上培养，会成熟为所谓的囊肿。这些三维结构可用于研究发育过程和潜在的蛋白质运输机制。这里，细胞被稳定地转染了与GFP相连的微管结合蛋白，并在MICA中培养了3周。

图3：MDCK囊肿。3周的活细胞实验。时间间隔为6小时。扩展景深（EDOF）。上图：通道叠加。中图：EB1-GFP。下图：明场。THUNDER  LVCC技术。比例尺为20μm。图片由德国马尔堡菲利普斯大学的Ralf Jacob和Manuel Müller教授提供。

发育9天后，用活细胞染料对上述一些囊肿进行了染色，以观察肌动蛋白、微管蛋白和线粒体，GFP标记的微管结合蛋白，在共聚焦模式下对囊肿进行了成像。

图4：第9天的MDCK囊肿（CLSM）。除EB1-GFP(绿色)外，部分囊肿用Mitto - blue(品红色)、SiR-Actin(红色)和Tubulin-SPY555(黄色)染色，并用63x/1.20物镜在共聚焦模式下成像。比例尺 = 20 µm。图片由德国马尔堡菲利普斯大学的Ralf Jacob和Manuel Müller教授提供。

在U型孔板中培养细胞也可形成囊状结构。本实验中，MDCK细胞从第1天开始在MICA上培养并在明场和宽场荧光模式下记录，以研究囊肿的形成。MICA培养箱的特性使细胞在发展成囊状结构的过程中保持良好的状态。

培养14天后，在低倍镜共聚焦模式对囊肿进行成像，以确定一个感兴趣的囊肿。96孔板筛选样本以寻找合适位置来做进一步研究可能是很麻烦的。Navigator工具在此帮助实现样本的预览，并轻松地导航到相关的感兴趣的区域。

图5：用10x/0.32物镜和GFP通道对第14天的囊肿进行预览（CLSM）。

然后用63x物镜在LIGHTNING共聚焦模式下对其中一个囊肿进行了更细节的成像。63x/1.20水镜的加水是自动建立，并通过自动校正环对样品进行了优化。视频5显示了共聚焦和LIGHTNING的成像效果。

结 论

MICA适用于快速、短期到几周的长期活细胞成像实验，帮助用户获得可靠的结果。集成的培养系统在温度和pH值方面提供了接近生理的条件，使活细胞成像可以持续数周。另外，可以控制氧气水平，以获得更高的重要数据。FluoSync™技术可以同时对多达四个荧光团进行成像，这意味着可以对快速发生的细胞事件进行绝 对的时空相关性成像。此外，FluoSync™缩短了记录多色图像之间的间隔，从而提高了时间分辨率。THUNDER和LIGHTNING帮助用户从样本中提取更多的细节，借助OneTouch的照明和自动补水的流程，即使是仅接受少量培训和有限技术背景的人员都可以轻松使用。

参考资料

·Making Long-term Time-lapse Microscopy More Efficient, Science Lab (2022) Leica Microsystems.

·Hadanny, A.; Efrati, S. The Hyperoxic-Hypoxic Paradox. Biomolecules 2020, 10, 958.

·Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; 2002. Molecular Motors.

•  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zuijia生长状态。

　　细胞生物学是生命科学的一门学科。顾名思义，它致力于研究生物。单凭这一事实就足以成为研究细胞自然生存状态的理由。当然，活细胞成像还有其他深层次的原因。在本篇文章中，我们列举了用延时显微镜研究活细胞是有意义的五大很好的理由。

　　背景

　　活细胞成像允许在一定时间内在显微镜下对细胞进行体内观察。各种显微镜技术适用于活细胞成像：例如，可以采用无标记的技术，如相差，DIC，或干涉测量法，也可以依靠荧光显微镜，利用荧光标记标记和可视化细胞亚结构、分子或蛋白质。当然，活细胞成像也面临挑战，在建立活细胞图像实验时需要考虑某些要求。最重要的是，必须确保显微镜配备了一个stage top 培养箱，能够提供理想的环境，使细胞在一段时间内保持存活和健康。

图1.A：活细胞成像过程中需要考虑和控制的环境参数

图1.B：倒置显微镜的台顶培养箱示意图

　　参数和环境条件是此类实验的重要部分，我们将在以后的公众号中讨论。如果您有兴趣，可以在本篇文章中查看更多相关内容。在此我们已经介绍了基本知识，接下来我们将继续深入探讨为什么您应该使用活细胞成像来研究您的细胞：

　　1.避免固定过程中的人工制品

　　细胞通常在显微镜观察前固定（如免疫荧光），以保存在逼真的状态。多年来，许多不同的化学和物理程序已被优化和建立，以保持原始样品的质量。然而，固定过程会对细胞造成损害（当然在这个过程之后，它们会死亡），并不可逆转地改变其组织、结构和形态（细胞器收缩、蛋白质定位错误等）。然而，活细胞成像可以让我们研究活细胞。这意味着他们应该展示他们的自然形态，这仍然会受到荧光标签、激光等的影响，但这就像环境条件一样，是一个不同的状况。

　　2.观察和分析动态过程

　　活细胞成像使我们能够观察整个细胞群、单个细胞甚至亚细胞水平的动态事件。当固定细胞将其锁定在特定时间点的特定（行为或结构）状态时，对活细胞的显微镜观察可以洞察整个动态过程。基于功能性细胞的检测，如损伤和迁移（图2）或趋化实验是活细胞成像应用的很好的例子。这些分析使得研究细胞对化学（趋化性）或机械（伤口愈合）刺激的反应成为可能。

图2：使用ibidi Stage Top孵育系统的活细胞成像显示了伤口愈合和迁移试验中MCF7细胞的间隙闭合。相差；10倍物镜。

　　3.实时跟踪细胞变化

　　活细胞显微镜是实时了解细胞随时空变化的一种有价值的方法，而不是依赖于固定细胞的端点的分析结果。通过使用延时视频显微镜对细胞进行更长时间的跟踪，可以捕捉到结构重排的动态(如图3，感受趋化刺激后细胞骨架的极化), 或使用固定细胞可能会错过的瞬时细胞性活动(如，有丝分裂期间的染色体分离)。

图3：应用趋化梯度后，表达LifeAct的原代树突状小鼠细胞中肌动蛋白动力学的活细胞成像

　　4. 研究单分子动力学、定位和相互作用

　　先进荧光标记和成像技术的发展，如光脱色荧光恢复技术（FRAP）、荧光寿命成像显微技术（FLIM）和荧光共振能量转移技术（FRET），使活细胞成像过程中单分子定位、动力学和相互作用的观察和分析成为可能。

　　FRAP可以测量活细胞内荧光标记分子和蛋白质的迁移率。FLIM通过测量附着的荧光团的寿命来提供有关细胞分子分布及其环境的信息。

　　利用FRET，人们可以通过检测两个分子在纳米级相互接近时所附荧光团的相互作用来测量活细胞中两个分子的直接相互作用。

　　5. 从单个实验中获取更多信息

　　总的来说，如果您进行活细胞成像，您可以从单个实验中获得比从固定细胞成像更多的信息。这是因为活细胞成像使人们能够跟踪分子动力学和动力学，并提供了您感兴趣的一个更大、更全面的细胞过程图像。

　　对固定样本的分析通常只提供某个细胞性活动的快照，而跟踪整个动态过程使人们能够从单个实验中测量更多参数，并得出更多不同的结论。

　　如您有兴趣了解更多关于活细胞成像的知识，请关注我们公众号活细胞成像应用相关内容。也可以向我们索要相关资料。

　　活细胞成像应用相关内容：

细胞迁移，指的是细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质的浓度梯度后而产生的移动。移动过程中，细胞不断重复着向前方伸出突触/伪足，然后牵拉后方胞体的循环过程。细胞骨架和其结合蛋白，还有细胞间质是这个过程的物质基础，另外还有多种物质会对之进行精密调节。细胞的运动有很多种，有生理性运动，如发育过程中的细胞运动，生殖细胞、干细胞的成熟过程中的位置变化。也有病理性变化，如肿瘤的迁移和侵袭。

从癌症的产生到转移，血管供给以及分裂增殖都一直是医学和生物学研究的热点。癌症细胞增殖失控，短时间内可以繁殖出大量后代，这样首先会造成生长空间的局促和养分，如氧气的紧张。这样恶性肿瘤内会形成一片坏死区，正如上面在组织损伤里面提到的，机体会尝试“修复”这些损伤。坏死组织会释放出一系列促血管生成因子，如血管内皮生长因子以及各种免疫细胞，如巨噬细胞。巨噬细胞也会释放大量促血管生成细胞因子和生长因子。因此肿瘤的研究伴随着复杂的细胞运动，如肿瘤细胞沿着循环系统的运动，血管内皮细胞和免疫细胞进入肿瘤实体的运动。

划痕法是经典的细胞行为学检测方法。在平铺的细胞单层上划出一条痕迹，然后清洗更换培养液后，细胞会从原有位置向划痕处迁移。统计划痕宽度和面积的变化就可以监控细胞迁移的速度和细胞迁移的能力。

以前在做划痕实验的时候受到诸多限制：首先微孔板的孔不能太小，孔越小，枪头越难伸进去；其次划出的痕迹边缘歪斜，无法形成一条直线；孔与孔之间的划痕宽度也不均一。这给划痕这个时间梯度的实验带来了很大的困扰。在多次的拍照过程中，由于划痕宽度的差异性对于划痕拍照位置的复位要求甚高。然而随着细胞迁移的发生，细胞的原位的形态和分布也发生的动态变化。所以复位划痕的拍照位置成为就成为了一个力气活：既然无法准确找到，那就全部拍下；既然每个位置宽度不一，那就全部统计。

借助MuviCyte™长时间活细胞成像系统的划痕套装。轻轻一划，解决全部困扰。

借助Scratcher整齐的96针，可以在96孔微孔板底面整齐的划出宽度均一的划痕。

借助MuviCyte™长时间活细胞成像系统可以盯住一个视野不停的拍。然后生成无抖动的视频。

借助专业的划痕分析软件，对划痕宽度、面积、愈合速度进行分析，可以获取的参数包括：

划痕面积

划痕的覆盖度

划痕的宽度

划痕的愈合速度

相对划痕密度

对于原始细胞区域、原始划痕区域、划痕分界线、迁移后细胞的区域进行jing准的划分，保证分析结果的精确。轻松的完成整个实验，再也不用熬夜拍划痕了。

MuviCyte™已于2020年1月1日全新上线，借助它的多荧光通道和多种物镜选择，可以完成多种复杂的复杂细胞模型的拍摄和观察，在肿瘤免疫、干细胞等多个领域都有重要的应用。

扫描下方二维码或复制下面链接打开，即可下载珀金埃尔默MuviCyte™活细胞成像系统相关资料。

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利用微流控技术在微流控芯片通道内进行实时的细胞培养对很多生物学、医学等领域的工作人员来讲是一个重大的挑战和机会，通过该技术可以大规模的降低实验耗材消耗，提高实验转化效率，模拟实际生物环境下的细胞生长行为等。在科学研究和工业应用中，活细胞成像的细胞培养都具有较大的应用前途，那么现在有没有一款或一套合适的仪器来做细胞培养实验呢？答案是有的，Elveflow微流控灌注套装（Perfusion Pack）结合ALine公司的Microslides便可以完成细胞培养实验。

ADHERENT MAMMALIAN CELLS

YEASTS

WORM EMBRYOS

       近日，有客户找到我们，需要显微镜相机拍摄细胞，但是对相机的软件有较高要求，需要有软件三级管理和审计追踪，这对于国内一般的显微镜相机难有此功能。

       由于当地有办事处，能更好更快的直接了解客户实际需要解决的问题，深圳办同事上门了解实际需求后同公司总部软件工程师沟通后推荐明美CCD显微镜相机MC50-S，客户已有奥林巴斯倒置显微镜CKX41，而刚好明美的显微镜相机能匹配四，搭配TV0.5XC接口，效果满意，软件管理也能实现。

       如有您有这方面的需求或感兴趣，欢迎来电咨询！

（来源：http://www.mshot.com/kehuanli/20200210.html广州市明美光电技术有限公司）

在许多细胞生物学实验室中，活细胞成像是一种理想的分析工具。现有的活细胞成像主要依赖昂贵的、难以操作的大型设备。而明美新研发的一款活细胞成像仪，小巧轻便，适合放在超净工作台。

活细胞成像仪是一台适合小规模细胞培养的小巧轻便成像设备，它采用WiFi相机无线连接，可以适配电脑、手机、平板等多种终端设备，标配明场和相差两种观察方式，可选三通道LED荧光实现荧光观察，可选电动XYZ三轴实现自动对焦，可选3个物镜实现不同观察需要。

活细胞成像仪作为智能活细胞动态成像监测设备，能够帮助您优化日常细胞培养工作并将成像结果标准化，改善下游实验流程。

活细胞成像仪可用于数据存储和图像分析，您可以在平板电脑实时地访问实验数据和查看细胞培养。

来源：https://www.mshot.com/article/1363.html

LabServTM活细胞监控仪SmartCell-1是一款性价比超高的活细胞成像仪器，它能被放进培养箱内实时监测细胞生长，是细胞智能监控助手，兼具轻巧紧凑、易用性好、性价比高的优势，集高清显微成像、7*24小时实时监测、智能图像分析、视频回溯等功能于一体，适用于细胞划痕、汇合度识别、类器官培养监测、肿瘤球增殖监测、胚胎干细胞生长监测等大多数细胞生长研究，为细胞质量控制和监控提供了一站式的解决方案。

SmartCell-1是一款用于实时监测细胞生长状态的紧凑型科研仪器， 开机即能轻松操作，适用于大多数细胞生长研究，为细胞质量控制、监控提供一站式解决方案，无缝衔接后续实验流程。SmartCell-1能够自定义设置拍照流程，监测细胞的生长状态以及完成汇合度分析，提供可发表的数据。

SmartCell-1主要应用：

一、活细胞长效动态观察

可按设置的时间间隔，7x24小时无间断自动拍摄，可实时拟合细胞生长曲线，且保证实验数据的存储、分析；无需人工频繁拿出细胞观测，也可追踪记录细胞生长的全过程，且极大避免了外源性污染。

二、延时视频，回溯细胞生长全过程

可将按设置时间连续拍摄的细胞图片自动生成视频，回溯整个生长过程，如下视频HeLa细胞，间隔30min，fps：8张/s

三、细胞汇合度识别分析

细胞汇合度主要用于1、细胞增殖、细胞迁移的评价；2、细胞培养的质控；3、细胞转染和和其他下游细胞分析（图示Hela细胞）

细胞划痕是指细胞长到融合成单层状态时，人为制造一个空白区域，称为“划痕”，划痕边缘的细胞会逐渐进入空白区域使“划痕”愈合，于细胞迁移过程中在开始和定期捕获图像，通过测量不同时间点的划痕间距并计算差值，对细胞的迁移能力做出判断。（图示COS-7细胞）

细胞划痕实验

四、干生长细胞分化监测（成球成骨成脂等）

SmartCell-1主要特点：

1． 设计紧凑

长宽高175mm*120mm*140mm的迷你尺寸，底部只比手掌稍大一点，可以轻松放进二氧化碳培养箱，有效避免外源性污染，提高实验效率，降低失败风险。

CO2培养箱隔板

2. 配置了强大的PC软件

自动生成图片和视频，保证了实验室数据的存储，还能实现7*24小时无间断的实时监测，完全避免了传统实验方法中实验人员需要频繁操作观测的问题，大大减轻了实验人员的工作负荷。

3. 操作简单，易学易用。

图像分析功能提供汇台度精 准定置数捱，为实验结果提供可靠支持，并可根据实验需求自定义细胞生长汇合度警戒线，触线邮件提醒等功能让实验安排更精 准，更容易使用，可轻松上手。

4. 通用耗材

兼容市面上绝大多数常规培养器皿，无隐形耗材消费，每个实验室都能轻松拥有的个人型实验仪器。

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