全新微創(chuàng)活體透明化方法與成像系統(tǒng)突破活體研究的瓶頸
科技前沿丨《Nature Methods》：全新微創(chuàng)活體透明化方法與成像系統(tǒng)突破活體研究的瓶頸
組織透明化策略已廣泛應(yīng)用于固定組織的熒光成像研究，大大提升了成像深度與分辨率。然而，現(xiàn)有多數(shù)組織透明化試劑對活細(xì)胞具有毒性，限制了其在活組織中的應(yīng)用。盡管已有研究利用高吸光性染料（如 Tartrazine）實(shí)現(xiàn)了活體動(dòng)物皮膚的光學(xué)透明，但此類試劑滲透壓遠(yuǎn)高于生理水平，無法用于正常生理狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功能成像。
近日，日本九州大學(xué) Takeshi Imai 教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種名為 SeeDB Live 的新型活體透明化試劑。該研究通過對牛血清白蛋白（BSA）為核心的透明化試劑進(jìn)行系統(tǒng)篩選與優(yōu)化，以調(diào)控細(xì)胞外液折射率、最小化光散射、維持生理性滲透壓為核心思路，成功建立了 SeeDB-Live 活體透明化技術(shù)，可在完全維持細(xì)胞生理活性與正常生理行為的前提下，對活體哺乳動(dòng)物組織（包括腦切片及活體小鼠大腦）實(shí)現(xiàn)深層、高分辨率共聚焦以及雙光子熒光成像，為活體組織微創(chuàng)三維深層成像與功能機(jī)制研究（如在體鈣成像與電壓成像）提供了全新技術(shù)平臺(tái)。相關(guān)成果發(fā)表于國際著名期刊 《Nature Methods》。
（期刊鏈接：https://www.nature.com/articles/s41592-026-03023-y）
對Thy1-YFP-H小鼠制備的急性腦切片中S1 L5ET神經(jīng)元的雙光子成像（300微米）。SeeDB-Live處理后的成像深度和信噪比提升明顯。
對活體Thy1-YFP-H小鼠（4月齡）L5ET神經(jīng)元進(jìn)行雙光子成像。成像深度為80–800微米。活體的透明效果明顯
在活體小鼠嗅球中，利用GCaMP6f觀察位于~400微米深度的二尖瓣細(xì)胞的氣味反應(yīng)。SeeDB-Live能保持小鼠正常生理功能，并得益于散色降低，鈣信號檢測更靈敏更清晰。
在該研究中，研究人員依托雙光子顯微成像系統(tǒng)，對透明化效果及活體樣品生物活性維持能力進(jìn)行了多維度驗(yàn)證與對比測試。Evident FLUOVIEW 雙光子顯微鏡（搭配雙光子專用物鏡XLPLN25XWMP）與新一代FV5000 智能全光譜共聚焦顯微鏡（搭配 LUPLAPO25XS 等高性能成像物鏡），在獲取高分辨率深層組織圖像中發(fā)揮了支撐作用。文章表明，新型樣品處理技術(shù)與高端光學(xué)設(shè)備的完美組合，能夠幫助科研人員更清晰準(zhǔn)確地揭示生命活動(dòng)的微觀本質(zhì)，也充分展現(xiàn)了 Evident 優(yōu)異的物鏡性能與整體成像解決方案。
研究團(tuán)隊(duì)在優(yōu)化透明化試劑時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)活體哺乳動(dòng)物細(xì)胞外介質(zhì)折射率調(diào)至 1.365 時(shí)，組織透明度達(dá)到最優(yōu)，這印證了細(xì)胞質(zhì)與胞外液折射率匹配是降低光散射的核心原理。這一思路同樣適用于成像物鏡設(shè)計(jì)：Evident 于 2018 年推出的硅油物鏡，正是基于折射率匹配原則開發(fā)，采用與常規(guī)生物樣品折射率高度接近的硅油作為工作介質(zhì)，覆蓋 25X–100X 多檔倍率。其中 25X 硅凝膠物鏡突破性實(shí)現(xiàn)半固態(tài)介質(zhì)應(yīng)用，在長時(shí)程成像、多物鏡便捷切換等場景中具備優(yōu)勢。
硅油的介質(zhì)折射率匹配樣品，深層成像更優(yōu)
硅凝膠物鏡提供多種介質(zhì)選擇，凝膠介質(zhì)可應(yīng)對大視野和超長時(shí)間成像。
Hela細(xì)胞球成像對比，硅凝膠物鏡呈現(xiàn)更深的成像深度和分辨率。左圖來自LUPLAPO25XS, 右圖UPLXAPO20X。
針對大體積深層成像中組織光散射嚴(yán)重的問題，Evident TruResolution 物鏡方案也可有效優(yōu)化成像質(zhì)量。其搭載的物鏡配備自動(dòng)球差校正環(huán)，能夠隨成像深度變化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)校正，持續(xù)獲得更高質(zhì)量的深層組織圖像。IX85顯微鏡機(jī)架，標(biāo)配電動(dòng)校正功能，可兼容適配大多數(shù)帶有校正環(huán)的物鏡，全新25X透明化油鏡，通過校正環(huán)的調(diào)節(jié)，適配高達(dá)1.56的介質(zhì)折射率和油性透明化試劑，是固定組織追求深層高分辨率的不二之選。
奧偉登（Evident）傳承百年奧林巴斯光學(xué)底蘊(yùn)，堅(jiān)守核心光學(xué)設(shè)計(jì)與開發(fā)陣地，精準(zhǔn)直面科研應(yīng)用痛點(diǎn)，持續(xù)攻堅(jiān)前沿技術(shù)。以光學(xué)匠心驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新，以專業(yè)方案破解難題，助力生命科學(xué)等領(lǐng)域探索更清晰的微觀世界，邁向更高精度的成像未來。
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