革命性显微镜实时揭示前所未有的细胞细节
1665年，罗伯特·胡克用显微镜观察薄软木片，发现小方块，称之为“细胞”。以来，无数创新者致力于提供这些生命构建块的更好视野。
现在，哈佛医学院和霍华德·休斯医学研究所研究人员开发出先进显微镜，能捕捉包括活细胞3D图片和视频在内的非凡细节。
显微镜分辨率可成像多细胞生物中的亚细胞动态，如运输分子货物的囊泡（微观气泡）在细胞内的动态。
挑战
三个多世纪以来，研究人员用显微镜观察细胞。迄今最佳可视化来自玻璃载玻片上分离的细胞。实时观察多细胞生物中的细胞，然而仍是更复杂的任务。
大多数时候，目标细胞被分子结构或组织包围，干扰光线进出显微镜物镜，模糊关键细节。使用强光束非完美方案，因可能部分损伤/扭曲组织和其他分子结构。
如何做到？
为解决这些问题，研究人员结合两种技术：
- 光片显微镜，提高图像采集速度同时减少光毒性造成的细胞损伤。
- 自适应光学，通过主动塑形镜子减少入射波前畸变。通常用于天文望远镜。
光片显微镜中，结构化光片激发标本连续平面的荧光。这产生一系列3D图片，提供动态生物过程洞察。
自适应光学通过分析波前畸变并用液晶阵列或可变形镜等仪器补偿来修正误差。
他们借助双光子激光器在显微镜领域应用这些原理，生成自适应光学设置。当光片穿透多细胞生物时，此设置维持薄层照明，生成目标细胞无畸变图片。
随后他们在各种生物样本上验证此显微镜，并开发有效可视化信息的必要工具。包括全交互式3D视频。
结果
癌细胞（绿色）强行穿透血管壁（紫色）清晰可见。下图显示斑马鱼眼3D细胞。
研究人员能实时可视化细胞器在细胞内塑造自身的行为。事实上，他们捕捉了受体介导的内吞作用——细胞吸收激素、代谢物和其他蛋白质的过程——的近分子级细节。
下一步？
研究人员正致力于使该技术简单且低成本。当前系统适合3米长桌面。下一版将紧凑且负担得起。此外，首台显微镜将安装在Janelia研究园区，供其他科学家使用。
工业技术