利用徠卡顯微系統(tǒng)儀器探索復(fù)雜生物體的發(fā)育過程

發(fā)育生物學(xué)探索復(fù)雜生物體從胚胎到成年的發(fā)育過程，以詳細(xì)了解疾病的起源。圖庫的這一類別顯示有關(guān)發(fā)育生物學(xué)的圖像，即通常以昆蟲、蠕蟲、動(dòng)物和植物為研究對(duì)象的圖像。

使用THUNDER成像儀拍攝的發(fā)育生物學(xué)圖像

了解徠卡顯微系統(tǒng)儀器如何幫助對(duì)不同生物的發(fā)育、再生、繁殖、生長、分化和變態(tài)進(jìn)行成像。經(jīng)常研究的生物包括小鼠、大鼠、雞、高線蟲（蛔蟲）、果蠅（果蠅）、授粉花、斑馬魚和人類。

Axolotl 神經(jīng)管閉合

這段視頻捕捉了使用THUNDER模式生物體立體顯微鏡拍攝的一個(gè)發(fā)育中的美西鈍口螈（Axolotl）胚胎的全天延時(shí)記錄。

作為著名的冷泉港實(shí)驗(yàn)室（CSHL）爪蛙課程的一部分，這段視頻標(biāo)志著在該課程中首次使用美西鈍口螈胚胎。通過將美西鈍口螈的神經(jīng)發(fā)生與常見的爪蛙胚胎進(jìn)行比較，學(xué)生們能夠比較和對(duì)比兩種兩棲動(dòng)物的發(fā)育過程。神經(jīng)管閉合是發(fā)育的重要部分，不僅在兩棲動(dòng)物中，在人類中也是如此。當(dāng)神經(jīng)管不能正確閉合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致人類出生缺陷，如脊柱裂和無腦畸形。這段視頻由加州大學(xué)舊金山分校的Kate McCluskey提供。

神經(jīng)嵴（NC）胚胎細(xì)胞群
神經(jīng)嵴（NC）是一種胚胎細(xì)胞群，具有顯著的多能性和遷移能力，能夠形成多種器官系統(tǒng)，包括顱面骨骼和周圍神經(jīng)系統(tǒng)。美國加州理工學(xué)院的布朗納實(shí)驗(yàn)室對(duì)了解多種脊椎動(dòng)物胚胎中神經(jīng)嵴細(xì)胞的規(guī)范、遷移和分化機(jī)制很感興趣。

圖為雞胚中腦水平的橫截面，顯示神經(jīng)嵴細(xì)胞（洋紅色）經(jīng)歷上皮到間質(zhì)的轉(zhuǎn)變并開始遷移。神經(jīng)嵴細(xì)胞通常會(huì)下調(diào)細(xì)胞粘附分子 Cadherin-6B（綠色）的水平，然后開始橫向遷移（圖像左側(cè)）。在實(shí)驗(yàn)中阻斷了上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變的神經(jīng)嵴細(xì)胞（圖像右側(cè)）中，Cadherin-6B 水平仍然很高，神經(jīng)嵴無法離開神經(jīng)管上皮細(xì)胞。

該圖像使用THUNDER 3D細(xì)胞培養(yǎng)成像儀，1.3 NA 40x plan apo oil 物鏡拍攝。上圖為原始寬場(chǎng)數(shù)據(jù)。下圖是應(yīng)用徠卡專有的小體積Computational Clearing (SVCC) 技術(shù)去除焦外模糊并更好地顯示樣本內(nèi)部潛在結(jié)構(gòu)后的結(jié)果。圖片由美國加利福尼亞州帕薩迪納市加州理工學(xué)院布朗納實(shí)驗(yàn)室 Michael Piacentino 提供。

自噬與年齡相關(guān)病癥 - C. elegans

了解 DNA 損傷的積累與神經(jīng)變性等與年齡有關(guān)的病癥之間的相互作用非常重要。自噬是一個(gè)高度調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)過程，可清除細(xì)胞中不需要的細(xì)胞器和蛋白質(zhì)聚集體。被稱為自噬體的雙層膜會(huì)吞噬注定要被降解的貨物。自噬體與溶酶體融合，形成自溶酶體，降解自噬體運(yùn)送的貨物。隨著年齡的增長，自噬功能會(huì)受到損害，而且已知在幾種與年齡有關(guān)的病癥中，自噬功能會(huì)出現(xiàn)失調(diào)。

菌株MAH215（Chang等人，Elife，2017）是一種雙熒光mCherry::GFP::LGG-1蛋白，通過可視化自噬體（APs）以及自溶酶體（ALs）來監(jiān)測(cè)秀麗隱桿線蟲的自噬通量。綠色點(diǎn)狀物（GFP）是自噬體，而自噬體在酸性環(huán)境中會(huì)淬滅 GFP，只發(fā)出 mCherry 信號(hào)。圖片由美國賓夕法尼亞州匹茲堡大學(xué) Aditi U. Gurkar 博士提供。

小鼠胚胎

在這只 E12-13 muose（wt 樣品）中，神經(jīng)纖維被染成紅色，以評(píng)估神經(jīng)元的生長情況。小鼠已用 ScaleS 試劑清除。用THUNDER成像儀模式生物成像。樣本由法國 IGBMC 成像中心的 Yves Lutz 提供。

轉(zhuǎn)基因圍產(chǎn)期小鼠心臟

夏威夷大學(xué)馬諾阿分校米歇爾-塔爾奎斯特實(shí)驗(yàn)室的研究人員以發(fā)育中的小鼠胚胎為模型，旨在加深我們對(duì)人類先天缺陷和疾病的了解。在胚胎發(fā)育過程中，細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、增殖和分化必須緊密配合，才能產(chǎn)生健康的后代。塔爾奎斯特小組主要研究血小板衍生生長因子受體（PDGFRα和PDGFRβ）在哺乳動(dòng)物發(fā)育和疾病中的功能。

發(fā)育生物學(xué)的一大挑戰(zhàn)是追蹤體內(nèi)相關(guān)蛋白質(zhì)或細(xì)胞。此外，像心臟這樣的器官往往具有很強(qiáng)的自發(fā)熒光，這就模糊了熒光標(biāo)記蛋白質(zhì)的可視化。利用THUNDER成像儀3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，圍產(chǎn)期小鼠心臟的高背景熒光被大大降低，從而更容易識(shí)別 PDGFRα 陽性細(xì)胞。

這段視頻顯示的是表達(dá) PDGFRα-GFP 的轉(zhuǎn)基因圍產(chǎn)期第 5 天小鼠心臟。將固定的心臟置于玻璃底皿中，用THUNDER 3D 細(xì)胞培養(yǎng)成像儀和 10X/0.32 物鏡進(jìn)行成像。圖像為合并的 12 層馬賽克、740 微米厚 Z 疊的最大強(qiáng)度投影。圖片由夏威夷大學(xué)馬諾阿分校 Michelle Tallquist 博士提供。

C.elegans. 轉(zhuǎn)基因 GFP

C.elegans. 轉(zhuǎn)基因 GFP。視頻由中南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院馬龍教授提供。

斑馬魚胚胎

斑馬魚胚胎 6 dpf，HPCs 穩(wěn)定表達(dá) mCherry，VEC 穩(wěn)定表達(dá) GFP。THUNDER模式生物成像儀成像。中國閩南師范大學(xué) Yu Xue 博士提供。

果蠅胚胎

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá) GCaMP 的果蠅胚胎，用于觀察發(fā)育過程中的神經(jīng)活動(dòng)。視頻由美國 Arnaldo Carreira-Rosario 提供。

果蠅卵泡

卵泡在 THUNDER 3D細(xì)胞培養(yǎng)成像系統(tǒng)上以 63X/1.4 油浸物鏡成像。上面的圖像是 27.5 微米厚 Z 疊的三維最大投影。圖片由美國加州大學(xué)伯克利分校 Mark Khoury 和 David Bilder 提供。

脂肪組織的發(fā)育和擴(kuò)張
對(duì)整塊脂肪標(biāo)本進(jìn)行清晰成像

使用 EDoF 通過 23 幅圖像（總高度為 186 微米）的 z 疊加拍攝的表達(dá) RFP 的脂肪組織圖像：A）原始寬場(chǎng)圖像；B）THUNDER圖像（使用帶有 LVCC 的THUNDER模式生物成像儀拍攝）。圖片由美國達(dá)拉斯德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心試金石糖尿病中心 Rana Gupta 博士提供。

花粉

用 20x/0.8 物鏡拍攝，面積為 6mm²，深度為 100μm。15 幅 4 種顏色（DAPI/GFP/TRITC/Cy5）的拼接圖像，共計(jì) 13020 幅圖像。視頻由美國徠卡顯微系統(tǒng)公司 James Marr 提供。

成年小鼠卵巢 - 生殖細(xì)胞發(fā)育
加州大學(xué)舊金山分校戴安娜-萊爾德（Diana Laird）博士的研究小組主要研究三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的問
題：是否所有發(fā)育中的生殖細(xì)胞都具有產(chǎn)生功能性卵子或精子的同等潛力；環(huán)境因素在發(fā)育過程中如何影響生殖細(xì)胞；生殖細(xì)胞在卵巢和全身衰老中的作用是什么？他們利用小鼠模型和人類細(xì)胞，在產(chǎn)前暴露于干擾內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)和社會(huì)心理壓力以及脆性X原發(fā)性卵巢發(fā)育不全等不孕癥遺傳原因的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中探索這些問題。

大容量Computational Clearing

萊爾德實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究領(lǐng)域是衰老和卵巢儲(chǔ)備。博士后研究員 Bikem Soygur 博士以小鼠卵巢為模型，研究從胚胎發(fā)育到成年各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的生殖細(xì)胞維持和衰老。其中一個(gè)挑戰(zhàn)是成年卵巢很難成像，即使用光學(xué)折射率匹配方法也很難清除。NOBOX是一種卵母細(xì)胞特異性同工酶基因，在早期卵泡生成過程中起著關(guān)鍵作用，是非綜合征性卵巢功能衰竭的候選基因。

利用THUNDER成像儀的3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，可以在幾分鐘內(nèi)對(duì)整個(gè)小鼠卵巢成像，然后進(jìn)行大體積計(jì)算清除（LVCC），以獲得對(duì)比度更高的圖像，而不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)寬場(chǎng)圖像的混濁現(xiàn)象。

將成年小鼠卵巢固定并用抗-NOBOX 染色，然后用改良 3DISCO 清除。將卵巢放入一個(gè)自制的孔中，孔底鋪上蓋玻片，然后在THUNDER成像儀三維細(xì)胞培養(yǎng)成像系統(tǒng)上用 10X/0.32 物鏡進(jìn)行成像。視頻顯示了合并的 4 層馬賽克、586µm 厚的 Z 疊的三維投影，即原始外熒光圖像和 LVCC 后的THUNDER處理圖像。視頻由美國加州大學(xué)舊金山分校 Diana Laird 和 Bikem Soygur 博士提供。

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