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斯宾塞实验室发布了一项新的实时成像技术

2021年8月31日
乔尔·斯宾塞教授(最右)和他在加州大学默塞德分校的实验室成员。
乔尔·斯宾塞教授(最右)和他在加州大学默塞德分校的实验室成员。

有些科学发现是一种令人愉快的意外(比如青霉素)。其他人一直在那里,他们只是敏锐地注意到,最近的情况教授乔尔·斯宾塞的实验室。

斯宾塞在哈佛大学做博士后时所做的观察为他的研究奠定了基础最近的刊物在PLO中标题为“具有负对比度的嗜插体荧光显微镜”。

斯宾塞是一名活体成像专家,这项技术可以让科学家监测活老鼠体内细胞和器官的功能,从而更好地了解人类的功能。活体成像是一种快速、精确的过程,涉及用荧光染料或分子标记活鼠体内的特定组织结构(如细胞或血管),以观察这些结构在器官和组织(如骨髓)中的功能。这形成了积极的对比,或者突出了斯宾塞在周围细胞中研究的内容。

斯宾塞通过向血液中注射荧光糖分子来研究骨髓中的血管,荧光糖分子会突出血管。在进行这项研究时,斯宾塞发现了这个过程中一个不太明显的副作用。

斯宾塞解释说:“一旦进入骨髓,荧光染料碰巧会从血管中泄漏出来,然后在骨髓细胞周围聚集,所以你最终得到的是一堆背景明亮或对比度不好的黑眼圈。”

用负对比技术显示的小鼠骨髓细胞(绿色圈)活体图像。血管(绿色的管子)和骨骼(蓝色的)也可以看到。
用负对比技术显示的小鼠骨髓细胞(绿色圈)活体图像。血管(绿色的管子)和骨骼(蓝色的)也可以看到。

这种负面对比结果为活体成像提供了额外的好处,无意中揭示了血流中的细胞条纹和骨髓中的细胞运动。这反过来让斯宾塞可以测量血流速度和血管通透性,也可以识别和跟踪骨髓空间中的所有细胞。消极对比不是一个新概念,但斯宾塞,他的研究生基督教烧伤哈佛大学查尔斯·林博士实验室的同事们率先在骨髓和淋巴结中使用这种方法,并将随后的发现发表在一份同行评审的杂志上。

“虽然我意识到,在没有直接荧光标记的情况下证明了负对比荧光成像作为可视化细胞的方法,但是通过与传统的荧光标记技术相比产生的数据点的量感到惊讶,”说Burns, who joined Spencer’s lab in early 2017. He helped generate negative contrast images of bone marrow and helped to adapt a previously published program capable of calculating blood flow velocity from the dark cell streaks in the blood.

“在一个单一的负对比成像过程中,可以确定血管渗漏和通透性;血流速度;以及细胞的运动性、体积和密度——与传统标记方法相比,所有这些都减少了成像组织中的光漂白和细胞毒性,”Burns说。“可以在一次成像过程中收集多个数据点,同时使用常见的荧光标签,不需要额外的显微镜组件。”

负对比成像对成像实验室特别有利,因为它是一项可以很容易地纳入当前的实时成像显微镜的技术。活体成像,从本质上来说,需要科学家在老鼠(或其他模型生物)上工作,因为它们正在进入一个活的、自然的位置。这是一项精密的技术,科学家们必须迅速行动,将对活体动物的影响降到最低,并做好排除故障的准备。

“这种技术是方便的,因为它不需要大量的准备时间,如果您有额外的成像通道,则可以随时获取此数据,”Spencer表示。“能够做出这种决定,并且具有这种技术的这种灵活性,我认为非常重要。”