長時程三維成像揭示了復(fù)雜的多細(xì)胞系統(tǒng)是如何生長和發(fā)育的，以及細(xì)胞是如何隨著時間的推移而移動和相互作用的，從而揭示了發(fā)育、疾病和再生方面的重要知識。光片顯微鏡一次只照射樣品的一個薄片，大大減少了光損傷，保護(hù)了樣品的活性。這種溫和的高速技術(shù)可在數(shù)小時甚至數(shù)天內(nèi)提供清晰的體數(shù)據(jù)，使研究人員能夠?qū)崟r捕捉生物學(xué)的發(fā)展過程。

類器官

類器官是一種三維細(xì)胞培養(yǎng)模型，能更真實地再現(xiàn)細(xì)胞在三維空間中的相互作用和功能。與傳統(tǒng)的二維培養(yǎng)不同，這些模型可以在一定程度上復(fù)現(xiàn)體外各種器官的生理結(jié)構(gòu)。隨著時間的推移，有機體發(fā)展到幾毫米大小，光散射使得以高分辨率對更深層進(jìn)行成像變得越來越困難。Viventis Deep 的雙視角檢測系統(tǒng)通過改善整個樣品體積的圖像質(zhì)量，有助于解決這一局限性。

人腦類器官

由表達(dá) Lamin (LAMB1)-RFP（綠色）和 Actin (ACTB)-GFP（洋紅色）的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 株系生成的人腦類器官的 40 小時延時攝影。來自多能干細(xì)胞（PSCs）的無引導(dǎo)分化的腦類器官可以發(fā)展出自組織、具有區(qū)域化特征的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在很大程度上類似于人腦的某些部分。這使它們成為研究大腦發(fā)育的一個非常大的體外模型。左側(cè)顯示的是延時視頻，右側(cè)顯示的是第一個時間點的三維圖像。幀與幀之間的時間間隔為 30 分鐘。由 Akanksha Jain（瑞士巴塞爾 ETH-DBSSE 特雷特林實驗室）提供。Jain 及其同事使用 Viventis LS1 活體顯微鏡拍攝了長達(dá) 188 小時的大腦有組織細(xì)胞，獲得了類似的結(jié)果。

Jain, A., Gut, G., Sanchis-Calleja, F. et al. Morphodynamics of human early brain organoid development. Nature (2025). 

肝臟類器官

兩個小鼠肝臟類器官的 50 小時延時攝影。細(xì)胞核用 H2B?mCherry（洋紅色）標(biāo)記，細(xì)胞膜用 mg?GFP（青色）標(biāo)記。長時程觀察顯示這些類器官呈現(xiàn)周期性的膨脹和收縮。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

小鼠肝類器官的三維重建圖。細(xì)胞核用 H2B?mCherry（洋紅色）標(biāo)記，細(xì)胞膜用 mg?GFP（青色）標(biāo)記。三維重建和細(xì)胞核分割使用 AI 圖像分析軟件 Aivia 完成。Viventis Deep 通過雙視角檢測實現(xiàn)的高分辨體成像，使整個樣本的細(xì)胞核能夠被精確分割。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

腸道類器官

表達(dá) FUCCI2 細(xì)胞周期報告系統(tǒng)（hGem?mVenus 和 hCdt1?mCherry）的小鼠腸道類器官的 Z 軸堆棧圖像。隱窩中的分裂細(xì)胞顯示為青色，絨毛中的靜止細(xì)胞顯示為洋紅色。視頻比較了檢測物鏡 1（左）、檢測物鏡 2（中）以及融合數(shù)據(jù)（右）的成像質(zhì)量。Viventis Deep 的雙視角檢測以及兩個 Z 軸堆棧（260 µm）的融合，使整個腸道類器官體積范圍內(nèi)都獲得了最佳成像質(zhì)量。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

67 小時、多位置延時成像的小鼠腸道類器官，表達(dá)細(xì)胞周期報告系統(tǒng) FUCCI2（hGem?mVenus 和 hCdt1?mCherry）。Viventis 定制開發(fā)的樣品架使研究人員能夠并行拍攝多個類器官，并跟蹤其細(xì)胞周期動態(tài)。Viventis Deep 的雙側(cè)檢測能力可在近 400 µm 的深度范圍內(nèi)，實現(xiàn)對隱窩（分裂細(xì)胞以青色標(biāo)記）和絨毛（靜止細(xì)胞以洋紅色標(biāo)記）的同步成像，并達(dá)到單細(xì)胞分辨率。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

腫瘤類器官

人結(jié)腸癌類器官的 137 小時延時成像。使用 AI 圖像分析軟件 Aivia 生成了三維重建圖。表達(dá) H2B?mNeon 的細(xì)胞核以青色顯示。對該腫瘤類器官的生長演變過程拍攝了近 6 天，間隔為 30 分鐘?？梢钥闯?， Viventis Deep 雙視角檢測在致密三維散射樣本中整個體積范圍內(nèi)可以獲得高質(zhì)量的成像效果。

Moos, F., Suppinger, S., de Medeiros, G. et al. Open-top multisample dual-view light-sheet microscope for live imaging of large multicellular systems. Nat Methods 21, 798–803 (2024). 

乳腺類器官與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的 15 小時延時攝影。巨噬細(xì)胞（橘紅色）在基質(zhì)中快速移動，并通過其突起與乳腺細(xì)胞（青色）相互作用。時間刻度為小時：分鐘，幀與幀之間的時間間隔為 30 分鐘。法國巴黎巴斯德研究所 Li Lab Aurelie Chiche 提供。

胚胎發(fā)育

發(fā)育中的胚胎為研究早期發(fā)育過程（如細(xì)胞分化和組織形成）提供了一個動態(tài)模型。它們還通過揭示復(fù)雜生物如何由單個細(xì)胞發(fā)育而來，幫助科學(xué)家理解先天性疾病并改進(jìn)再生醫(yī)學(xué)。由于胚胎在成像過程中對光照尤為敏感，且在體外培養(yǎng)過程中需要定期更換培養(yǎng)基，Viventis Deep 系統(tǒng)憑借其開放式頂部樣品架，為發(fā)育中胚胎的長期三維成像提供了出色的解決方案。

小鼠胚胎

40 小時的小鼠早期胚胎延時成像。這段精彩的延時視頻捕捉了小鼠胚胎在早期發(fā)育過程中，心臟細(xì)胞（以亮青色顯示）開始組織排列的瞬間。Viventis LS1 Live 的開放式頂部設(shè)計使研究人員能夠在延時實驗過程中更換培養(yǎng)基。這對于維持最佳生理條件至關(guān)重要，使胚胎能夠從 E6.5 階段起正常發(fā)育長達(dá) 40 小時，并在此期間觀察到心管的形成。數(shù)據(jù)由英國倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的 Kenzo Ivanovitch 提供，發(fā)表于《EMBO Journal》。 

斑馬魚胚胎

受精后 3 天的斑馬魚胚胎 5 小時延時成像。小膠質(zhì)細(xì)胞膜（mpeg1:Gal4；UAS:lyn?tagRFPT）以綠色顯示。左側(cè)視頻展示了小膠質(zhì)細(xì)胞在視頂蓋內(nèi)的運動。如視頻所示，小膠質(zhì)細(xì)胞具有高度動態(tài)的突起，用于掃描大腦以尋找需要被清除的瀕死神經(jīng)元。右側(cè)為明場通道圖像。瑞士蘇黎世大學(xué) Francesca Peri 提供。

斑馬魚胚胎的 9 小時延時成像。細(xì)胞核用 H2B?eGFP（灰色）標(biāo)記。該視頻展示了原腸運動過程中胚層包被（epiboly）的過程，并通過 Viventis Deep 的兩個對向檢測視角進(jìn)行觀察（左側(cè)為檢測物鏡1，右側(cè)為檢測物鏡 2）。時間刻度為“小時：分鐘"。數(shù)據(jù)由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）Oates 實驗室提供。

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