我们都知道看到的是相信。这已导致科学家早在1658年就可以用显微镜对细胞进行成像。¹从那时起，显微镜已显着现代化，并使用荧光和3D显微镜的细胞生物学实验室中的普遍工具。

看到更多的意思是相信更多吗？当然，似乎有一个努力，可以随着细胞成像的最新进展而更多地看到更多。看起来数量可以与质量结合在一起：显微镜工具可以在更高的分辨率下看到，以惊人的精度获得更多信息，更重要的是，在最小的扰动下的活细胞中。现在，科学家可以常规地可视化单个细胞器，绘制染色体基因座的运动，感官机械力和图像细胞以高通量方式连续数天。请继续阅读以了解细胞显微镜的五个关键进展，以了解该领域的移动！

1.布里渊显微镜

布里渊显微镜是一种无创，无标签的方法，可以探测3D中具有衍射限量分辨率的生物样品的粘弹性特性。²与原子力显微镜不同，它具有无接触的优势。细胞和组织的机械性能在患病组织中通常会改变，因此对理解病理基础机制具有急剧感兴趣。布鲁因光散射围绕着光的相互作用与自发的热诱导密度波动的相互作用。可以从散射光谱的频移来推断机械性能，例如刚度。²这已经实现了许多类型的生物测量，例如全细胞中细胞内生物力学特性的3D映射，³或3D中肠道器官的成像。²但是，这种显微镜技术仍然需要解决挑战，数据需要特别仔细的解释，因为有些人建议布里鲁因测量值可能由水合而不是僵硬效应主导。⁴

2. CRISPR标记的荧光成像

CRISPR无疑已彻底改变了基因编辑和调节，因此，它也促进了细胞显微镜。组已使用它来标记定义的染色体基因座，以成像活细胞中基因组的3D结构，⁵与传统的原位杂交研究相反，该研究仅图像固定细胞。MA等人使用CAS9与结合荧光蛋白的组合的工程单引导RNA（SGRNA）支架。最近，在单个活细胞中同时实现了多达六个染色体基因座的同时成像，这是他们称为CRISPRAINBOW的技术。原则上，他们解释说，在Crisprainbow中仅增加一种颜色会将同时的基因组基因局实时检测数量增加到15。⁶

3.轻度显微镜

光片荧光显微镜（LSFM）仅照亮样品的薄成像焦平面并检测到该特定平面的荧光，从而最大程度地减少了焦点荧光和光漂白。⁷这意味着可以观察到生物体和细胞的动力学，而无需将样品分为样品。直到最近，该分辨率还没有允许在足够大的视野中进行亚细胞成像，以包含多个单元。实际上，组织的光学异质性会导致畸变，从而迅速损害分辨率，信号和与成像深度增加的对比。贝塞尔光束和晶格灯纸取得了进展，但是这种技术仍然很复杂且昂贵。在2019年，Chang等。描述了新的现场合成方法，该方法促进了使用更简单的光学元件使用光板。⁸它将LSFM与自适应光学元件结合在一起，该光学元件通过更改镜子的形状以创造相等但相反的失真来补偿光学失真。它需要更少的功率，最大程度地减少光漂白，并同时在高分辨率下同时对多种颜色进行成像。这使Liu等人。通过检测网状蛋白涂层坑在人类干细胞衍生的类器官或斑马鱼的背尾区域中检测到纳米级的内吞作用。⁹它还帮助他们在斑马鱼胚胎发生过程中使用精美的细节细胞器动力学以及体内神经元，癌症或免疫细胞的3D细胞迁移。这一突破有望改变定量亚细胞4D细胞生物学。

4.整体学显微镜

全体学显微镜（HTM）是一种定量相显微镜方法，其中对象的复杂波场编码为全息图，并与样品的旋转扫描结合使用。⁹这导致了Live样品的折射率分布的快速3D重建，其分辨率低于瑞利标准定义的光的衍射极限。该技术的关键资产是它传输到样品的低能量，确保低光毒性，从而在不受干扰的同时研究亚细胞动力学。现在已经开发了无散射系统，可以进行亚细胞高分辨率成像，例如通过融合和裂变循环进行的单个线粒体的成像。使用此技术，Sandoz等。首次报道是在小鼠胚胎干细胞（MESC）中与细胞重组有关的细胞旋转的旋转。有丝分裂前80分钟，他们观察到核，核仁，核膜，脂质液滴和线粒体旋转，这表明在其他研究中进行分裂之前，在分裂之前对细胞材料进行了重新分布的潜在机制。¹⁰

5.高含量分析显微镜

看到更多的不仅是达到高分辨率：这也可能意味着看到更长的时间。科学家们意识到，在短时间内或在离散时间点上成像细胞可能意味着他们错过了关键的细胞动力学。这就是为什么正在开发系统以允许样品进行连续成像的原因。一方面，正在开发一些显微镜，以便它们可以在孵化器内部集成，以随着时间的流逝而持续生长，以跟踪2D的细胞。同样，已经设计了一些孵化器，以便它们包含可以顺序对任何测定进行成像的相机，以便能够在同一孵化器中对多个样品进行成像。另一方面，正在开发高吞吐量系统，以便可以在长时间内研究良好的许多细胞测定，以设计丰富的数据实验。例如，Anastasov等。生长了许多由癌症和基质细胞制成的肿瘤球体，它们成像14天，以量化它们在放射线和化学疗法的不同组合下的生长。¹¹这种高素质的设置使他们能够筛选一大批化学治疗剂，并与辐射结合，将葡萄蛋白酶鉴定为无线电敏化剂，与单独使用vinblastine的测定相比，它更有效地减少了球体的大小。

参考：

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