超快体电子显微镜, 自动超快体成像, 体电子显微镜 • 1 min reading time

超快体电镜如何在大型成像项目中维持高分辨率且洞悉细胞环境

在现代医学研究中,比较健康和患病的细胞或组织的形态或检查药物治疗的效果对于理解潜在的生命机制极为重要。

电子显微镜被广泛用于检查细胞、组织和器官的结构,并使研究人员更加轻松地观察并回归问题的本质。由于其高分辨率,它可以识别异常小的形态差异。

此技术已被用于数项研究中并提供了对多种疾病的新颖见解。通常,我们会通过电镜筛选来自不同供体的细胞系或组织,然后将实验样本的形态与对照样本进行比较。例如,分析来自1型糖尿病供体的整个胰岛并将结果与​​健康组织进行比较,可以使我们更加了解疾病的病理生理机制[1]。因此,可定量比较的大规模电镜数据对于理解疾病的本质极为有益,例如糖尿病、天疱疮[2]或嗜酸性食管炎[3]等。大规模电磁法也可用于研究癌细胞的后果和起源。通过系统地比较肿瘤进展不同阶段的细胞可以得出重要结论,而这可以促进临床应用的发展[4]。

但是,该方法也存在缺点。许多大型研究项目在获取大分子细节和组织环境时存在一些局限性,并且在必须比较多个样本时甚至存在更多局限性。

常规的样本筛选存在着若干挑战。首先,因为样本筛选和图像采集是手动完成的,此操作需要耗费大量劳动资源。而且,如果必须比较不同样本的特定特征,则该过程必须重复多次。另外,由于一个观察部分仅代表细胞或组织的一小部分,我们感兴趣的特征可能在一个部分中根本不可见。这就意味着仅通过传统的手动电镜工作流程获取统计上相关的数据可能会非常耗时甚至根本不可行。

传统手动方法的另一个重要缺点是由上述挑战导致的。通常,研究必须限于仅以高分辨率捕获感兴趣的结构,而以低放大倍率获取其余数据,这导致能观察到的细胞环境十分有限,进而限制了对样本的整体评估。最后,如果需要来自样本其他区域的更多图像,操作员必须重新获取图像,而在显微镜上花费更多时间。

超快体电子显微镜实现了亟待改善的自动化和高通量

超快体电镜十分有吸引力的特征是其能够以组织的大分子分辨率获得既完整又深入细节的数据。同时,超快体电子显微镜与自动化工作流程相结合,可以消除传统电镜的通量所产生的瓶颈。它可以对切片进行完整成像,然后使用完整的高分辨率数据集进行(自动)分析。此外,它能以无偏见的方式获取数据:数据集包含细胞或组织的完整准确环境,而不是由研究人员提供或许有一定偏差的细胞环境。

Delmic一直致力于开发一种高通量系统,该系统能够从各种样本中自动采集数据进行定量分析。该系统能够提供强大的见解,同时极大简化您的工作流程,进而帮助您将注意力从操作显微镜转移到分析数据上。

上方图片:在超快体电子显微镜原型上捕获的胰岛的大视野。胰岛的形态学分析可以帮助我们了解糖尿病的病理生理机制。样本由格罗宁根大学医学中心细胞生物学系Ben Giepmans小组提供。

References

[1] de Boer, P., Pirozzi, N.M., Wolters, A.H.G. et al. (2020). Large-scale electron microscopy database for human type 1 diabetes. Nat Commun 11, 2475. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16287-5

[2] Sokol, E., Kramer, D., Diercks, G. F. H., Kuipers, J., Jonkman, M. F., Pas, H. H., & Giepmans, B. N. G. (2015). Large-scale electron microscopy maps of patient skin and mucosa provide insight into pathogenesis of blistering diseases. Journal of Investigative Dermatology, 135(7), 1763–1770. https://doi.org/10.1038/jid.2015.109

[3] Saffari, H., Hoffman, L. H., Peterson, K. A., Fang, J. C., Leiferman, K. M., Pease III, L. F., Gleich, G. J. (2014). Electron microscopy elucidates eosinophil degranulation patterns in patients with eosinophilic esophagitis. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 133(6), 1728-1734. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2013.11.024

[4] Marteil, G., Guerrero, A., Vieira, A.F. et al. (2018). Over-elongation of centrioles in cancer promotes centriole amplification and chromosome missegregation. Nat Commun 9, 1258. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03641-x



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