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活细胞成像方法简介

时间: 2022-09-23浏览次数:1712
   活细胞成像技术彻底革新了生物学家研究细胞、蛋白质以及众多分子之间相互作用和生理过程的方式。这项技术使得科学家们可以实时或者在一段时间内观察细胞内部结构和细胞生理过程。了解这些细胞结构和动态过程对于解释许多细胞生物学问题是至关重要的。与固定细胞的成像研究中提供的“快照”相比,对于动态变化的观察使得人们对细胞的运作过程的认识更加深入。此外,由于活细胞成像更不容易引入实验伪影,它通常能提供比固定细胞成像更加真实可靠的信息。这篇综述将回顾活细胞成像的系统构成、使用的探针、常见的方法和应用。

 

活细胞成像(live cell imaging)统称为捕捉活的、活动状态的细胞图像的技术,这些细胞图像可以是单个静态图像,也可以是延时系列图像。相应地,活细胞成像的应用可以分为两大类:

  1. 1、细胞在自然状态下的图象记录

  2. 2、实时观察和记录细胞、组织或整个生物体的动态过程

 

活细胞成像在生命科学研究中的应用一直在上升,这在很大程度上是由于荧光标记技术、电子技术、数据处理和光学方面的技术进步。

20世纪60年代早期绿色荧光蛋白的发现和20世纪90年代以来其许多衍生物的广泛使用标志着显微镜新时代的开始。荧光蛋白的使用,

无论是单独使用还是在产生融合型荧光蛋白后使用,都使细胞和细胞成分的监测成为可能,可用的蛋白质和酶靶的数量不断增加。

 

正如前面所提到的,活细胞成像的第二个也是更明显的优势是,它能够记录细胞、组织或整个生物体发生的动态过程。从细胞分裂到细胞在培养物和有机切片中的迁移,

到细胞器的运动和转换,到钙成像,大量的过程可以被实时可视化和记录。荧光标记标记特定的细胞器,其光谱行为的变化与细胞和细胞器内的化学变化相对应的标记为我们提供了前所未有的细胞工作的洞察力。

 

       使用活细胞成像方法可以研究许多生物学问题,一些特定的成像系统也可以用来观测活体动物中的分子。如下表常见的应用及其对应的显微成像方法。

实验需求方法名称缩写
观测分子在细胞内,以及细胞之间(通过缝隙连接)的运动漂白后荧光恢复FRAP
离子浓度(钙、镁)的时间或空间变化离子成像
细胞内钙离子浓度的定量比例法离子成像
生物传感荧光共振能量转移FRET
观测发生在细胞膜上或者附近的事件,或者对薄切片成像全内反射显微成像TIRF
对细胞进行长期成像时域荧光寿命显微成像TD-FLIM
观测某个分子随着时间的扩散情况单分子示踪-荧光相关谱SMT-FSC
单分子的精确分辨光激活定位显微镜PALM





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