发育生物学显微成像案例集锦

浏览次数：537　发布日期：2024-9-20　来源：徕卡显微镜

利用徕卡显微系统仪器探索复杂生物体的发育过程

发育生物学探索复杂生物体从胚胎到成年的发育过程，以详细了解疾病的起源。图库的这一类别显示有关发育生物学的图像，即通常以昆虫、蠕虫、动物和植物为研究对象的图像。

使用THUNDER成像仪拍摄的发育生物学图像

了解徕卡显微系统仪器如何帮助对不同生物的发育、再生、繁殖、生长、分化和变态进行成像。经常研究的生物包括小鼠、大鼠、鸡、高线虫（蛔虫）、果蝇（果蝇）、授粉花、斑马鱼和人类。

Axolotl 神经管闭合

这段视频捕捉了使用THUNDER模式生物体立体显微镜拍摄的一个发育中的美西钝口螈（Axolotl）胚胎的全天延时记录。

作为著名的冷泉港实验室（CSHL）爪蛙课程的一部分，这段视频标志着在该课程中首次使用美西钝口螈胚胎。通过将美西钝口螈的神经发生与常见的爪蛙胚胎进行比较，学生们能够比较和对比两种两栖动物的发育过程。神经管闭合是发育的重要部分，不仅在两栖动物中，在人类中也是如此。当神经管不能正确闭合时，会导致人类出生缺陷，如脊柱裂和无脑畸形。这段视频由加州大学旧金山分校的Kate McCluskey提供。

神经嵴（NC）胚胎细胞群
神经嵴（NC）是一种胚胎细胞群，具有显著的多能性和迁移能力，能够形成多种器官系统，包括颅面骨骼和周围神经系统。美国加州理工学院的布朗纳实验室对了解多种脊椎动物胚胎中神经嵴细胞的规范、迁移和分化机制很感兴趣。

图为鸡胚中脑水平的横截面，显示神经嵴细胞（洋红色）经历上皮到间质的转变并开始迁移。神经嵴细胞通常会下调细胞粘附分子 Cadherin-6B（绿色）的水平，然后开始横向迁移（图像左侧）。在实验中阻断了上皮细胞向间质细胞转变的神经嵴细胞（图像右侧）中，Cadherin-6B 水平仍然很高，神经嵴无法离开神经管上皮细胞。

该图像使用THUNDER 3D细胞培养成像仪，1.3 NA 40x plan apo oil 物镜拍摄。上图为原始宽场数据。下图是应用徕卡专有的小体积Computational Clearing (SVCC) 技术去除焦外模糊并更好地显示样本内部潜在结构后的结果。图片由美国加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院布朗纳实验室 Michael Piacentino 提供。

自噬与年龄相关病症 - C. elegans

了解 DNA 损伤的积累与神经变性等与年龄有关的病症之间的相互作用非常重要。自噬是一个高度调节的动态过程，可清除细胞中不需要的细胞器和蛋白质聚集体。被称为自噬体的双层膜会吞噬注定要被降解的货物。自噬体与溶酶体融合，形成自溶酶体，降解自噬体运送的货物。随着年龄的增长，自噬功能会受到损害，而且已知在几种与年龄有关的病症中，自噬功能会出现失调。

菌株MAH215（Chang等人，Elife，2017）是一种双荧光mCherry::GFP::LGG-1蛋白，通过可视化自噬体（APs）以及自溶酶体（ALs）来监测秀丽隐杆线虫的自噬通量。绿色点状物（GFP）是自噬体，而自噬体在酸性环境中会淬灭 GFP，只发出 mCherry 信号。图片由美国宾夕法尼亚州匹兹堡大学 Aditi U. Gurkar 博士提供。

小鼠胚胎

在这只 E12-13 muose（wt 样品）中，神经纤维被染成红色，以评估神经元的生长情况。小鼠已用 ScaleS 试剂清除。用THUNDER成像仪模式生物成像。样本由法国 IGBMC 成像中心的 Yves Lutz 提供。

转基因围产期小鼠心脏

夏威夷大学马诺阿分校米歇尔-塔尔奎斯特实验室的研究人员以发育中的小鼠胚胎为模型，旨在加深我们对人类先天缺陷和疾病的了解。在胚胎发育过程中，细胞的运动、增殖和分化必须紧密配合，才能产生健康的后代。塔尔奎斯特小组主要研究血小板衍生生长因子受体（PDGFRα和PDGFRβ）在哺乳动物发育和疾病中的功能。

发育生物学的一大挑战是追踪体内相关蛋白质或细胞。此外，像心脏这样的器官往往具有很强的自发荧光，这就模糊了荧光标记蛋白质的可视化。利用THUNDER成像仪3D细胞培养技术，围产期小鼠心脏的高背景荧光被大大降低，从而更容易识别 PDGFRα 阳性细胞。

这段视频显示的是表达 PDGFRα-GFP 的转基因围产期第 5 天小鼠心脏。将固定的心脏置于玻璃底皿中，用THUNDER 3D 细胞培养成像仪和 10X/0.32 物镜进行成像。图像为合并的 12 层马赛克、740 微米厚 Z 叠的最大强度投影。图片由夏威夷大学马诺阿分校 Michelle Tallquist 博士提供。

C.elegans. 转基因 GFP

C.elegans. 转基因 GFP。视频由中南大学生命科学学院马龙教授提供。

斑马鱼胚胎

斑马鱼胚胎 6 dpf，HPCs 稳定表达 mCherry，VEC 稳定表达 GFP。THUNDER模式生物成像仪成像。中国闽南师范大学 Yu Xue 博士提供。

果蝇胚胎

在中枢神经系统中表达 GCaMP 的果蝇胚胎，用于观察发育过程中的神经活动。视频由美国 Arnaldo Carreira-Rosario 提供。

果蝇卵泡

卵泡在 THUNDER 3D细胞培养成像系统上以 63X/1.4 油浸物镜成像。上面的图像是 27.5 微米厚 Z 叠的三维最大投影。图片由美国加州大学伯克利分校 Mark Khoury 和 David Bilder 提供。

脂肪组织的发育和扩张
对整块脂肪标本进行清晰成像

使用 EDoF 通过 23 幅图像（总高度为 186 微米）的 z 叠加拍摄的表达 RFP 的脂肪组织图像：A）原始宽场图像；B）THUNDER图像（使用带有 LVCC 的THUNDER模式生物成像仪拍摄）。图片由美国达拉斯德克萨斯大学西南医学中心试金石糖尿病中心 Rana Gupta 博士提供。

花粉

用 20x/0.8 物镜拍摄，面积为 6mm²，深度为 100μm。15 幅 4 种颜色（DAPI/GFP/TRITC/Cy5）的拼接图像，共计 13020 幅图像。视频由美国徕卡显微系统公司 James Marr 提供。

成年小鼠卵巢 - 生殖细胞发育
加州大学旧金山分校戴安娜-莱尔德（Diana Laird）博士的研究小组主要研究三个相互关联的问
题：是否所有发育中的生殖细胞都具有产生功能性卵子或精子的同等潜力；环境因素在发育过程中如何影响生殖细胞；生殖细胞在卵巢和全身衰老中的作用是什么？他们利用小鼠模型和人类细胞，在产前暴露于干扰内分泌的化学物质和社会心理压力以及脆性X原发性卵巢发育不全等不孕症遗传原因的现实环境中探索这些问题。

大容量Computational Clearing

莱尔德实验室的一个研究领域是衰老和卵巢储备。博士后研究员 Bikem Soygur 博士以小鼠卵巢为模型，研究从胚胎发育到成年各个时间点的生殖细胞维持和衰老。其中一个挑战是成年卵巢很难成像，即使用光学折射率匹配方法也很难清除。NOBOX是一种卵母细胞特异性同工酶基因，在早期卵泡生成过程中起着关键作用，是非综合征性卵巢功能衰竭的候选基因。

利用THUNDER成像仪的3D细胞培养技术，可以在几分钟内对整个小鼠卵巢成像，然后进行大体积计算清除（LVCC），以获得对比度更高的图像，而不会出现传统宽场图像的混浊现象。

将成年小鼠卵巢固定并用抗-NOBOX 染色，然后用改良 3DISCO 清除。将卵巢放入一个自制的孔中，孔底铺上盖玻片，然后在THUNDER成像仪三维细胞培养成像系统上用 10X/0.32 物镜进行成像。视频显示了合并的 4 层马赛克、586µm 厚的 Z 叠的三维投影，即原始外荧光图像和 LVCC 后的THUNDER处理图像。视频由美国加州大学旧金山分校 Diana Laird 和 Bikem Soygur 博士提供。

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