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活细胞成像用于细胞研究的五大理由

date:2022-11-14 15:25:09

  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。

 

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图1.A:活细胞成像过程中需要考虑和控制的环境参数

 

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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:

 

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  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。

  

 

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图2:使用98858vip威尼斯 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)。

  

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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:

 

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实时研究生物过程                            活细胞成像参数

 

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                 活细胞成像实验的要求与设置                          实验示例                              

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