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커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 502(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

광시트 형광 현미경은 생물학적 과정을 장기간에 걸쳐 신속하게 시각화하고 정량적으로 측정하는 능력을 변화시켰습니다. 이번 리뷰에서는 기능이 더욱 확장될 것으로 예상되는 광시트 형광 현미경의 현재 및 미래 개발에 대해 논의합니다. 여기에는 시공간 해상도, 시야 및 샘플 상태와 같은 전통적인 이미징 상충관계를 극복하기 위한 스마트하고 적응형 이미징 방식이 포함됩니다. 스마트 현미경에서는 현미경이 어디서, 언제, 무엇을, 어떻게 이미지화할지 자율적으로 결정합니다. 우리는 이미지 복원 기술이 이러한 절충안을 극복할 수 있는 방법을 제공하는 방법과 "개방형 상부" 광시트 현미경이 어떻게 높은 처리량으로 다중 모드 이미징을 가능하게 할 수 있는지 평가합니다. 따라서 우리는 광시트현미경이 미래의 생물의학 및 임상 영상화에서 중요한 역할을 수행할 것으로 예측합니다.

지난 수십 년 동안 현미경은 공간과 시간에서 생물학적 과정이 어떻게 구성되는지에 대한 귀중한 통찰력을 제공해 왔습니다. 핵심 혁신은 형광 마커1,2를 사용하여 단백질과 지질을 선택적으로 라벨링하여 광시트 형광 현미경(또는 줄여서 광시트 현미경)3과 같은 형광 현미경 기술을 가능하게 하는 것입니다. 광시트 현미경을 사용하면 생체 내4,5,6 및 시험관 내7,8,9 구조적 구성 요소를 시각화, 정량화 및 동적으로 추적할 수 있습니다. 광시트 현미경의 기본 사항은 여러 리뷰10,11,12,13,14,15,16,17,18,19에서 다루어졌지만 간단히 말해서 조명 및 감지 경로의 직교 분리에 의존하여 선택적 전체 이미징 평면의 조명 및 동시 광시야 감지(그림 1a).

3개 대물렌즈 선택 평면 조명 현미경(SPIM)과 같은 전통적인 광시트 현미경 검사법은 조명(파란색, 조명 대물렌즈 IL1 및 IL2)과 감지(녹색, 감지 대물렌즈 DO)의 직교 배열에 의존합니다. 이를 통해 이미징의 축 해상도가 주로 광시트(파란색)의 두께에 따라 결정되어 광시야 감지(녹색) 및 우수한 광학 단면을 통해 대규모 샘플에 대한 이미징을 가능하게 합니다. 3D 볼륨을 얻으려면 샘플 자체를 이동하거나 감지 경로에서 대물렌즈와 함께 광 시트를 스캔하여 감지 축을 따라 샘플을 스캔합니다. b-d 라이트 시트를 사용한 이미징의 대표적인 예로는 마우스 및 제브라피시 배아의 발달 과정에 대한 연속적이고 장기적인 이미징과 세포 이하 해상도를 갖춘 투명 조직의 이미징이 있습니다. b Katie McDole 등4은 히스톤 마커(H2B-eGFP)가 있는 CAGTAG1 발현 마우스 배아를 44년 이상 영상화하여 초기 줄무늬(E6.5)부터 체절 단계(E8.5)까지 마우스 발달과 관련된 세포 움직임을 특성화했습니다. 시간. 스케일 바: 100μm. c 형광 혈관 마커(Tg(kdrl:EGFP), 청록색) 및 적혈구 마커(Tg(GATA1a:dsRed), 마젠타)로 표지된 성장하는 배아 제브라피시 혈관계의 멀티뷰 이미징5(3개 각도)에서 선택된 투영 , 수정 후 20시간(hpf)에서 86hpf까지 이미지화되었습니다. 스케일 바: 500 μm d Adam Glaser 등37은 3.2cm × 2.1cm 크기와 1mm 두께의 확장된 신장 조각에 대한 대규모 이미징을 수행했습니다. 고해상도 관심 영역은 사구체(눈금 막대: 40μm), 혈관(눈금 막대: 80μm) 및 세뇨관(눈금 막대: 50μm)의 형태를 나타냅니다. 확장으로 인한 증가된 해상도는 DAPI 대조염색 조직의 다중 채널 확대를 통해 추가로 입증되었습니다(스케일 바: 100μm[상단] 및 20μm[하단]). 따라서 눈금 막대는 확장되지 않은 기본 조직의 크기를 나타냅니다. 패널 b는 Katie McDole et al.의 허가를 받아 채택되었습니다. (2018)4. Daetwyler et al.에서 채택한 패널 c. (2019)5. Glaser et al.에서 채택한 패널 d. (2019)37.