長時(shí)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(shí)間的推移而移動(dòng)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(shí)。光片顯微鏡一次只照射樣品的一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間的推移，有機(jī)體發(fā)展到幾毫米大小，光散射使得以高分辨率對(duì)更深層進(jìn)行成像變得越來越困難。Viventis Deep 的雙視角檢測(cè)系統(tǒng)通過改善整個(gè)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(shí)延時(shí)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(gè)非常大的體外模型。左側(cè)顯示的是延時(shí)視頻，右側(cè)顯示的是第一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三維圖像。幀與幀之間的時(shí)間間隔為 30 分鐘。由 Akanksha Jain（瑞士巴塞爾 ETH-DBSSE 特雷特林實(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)小鼠肝臟類器官的 50 小時(shí)延時(shí)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(shí)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(cè)實(shí)現(xiàn)的高分辨體成像，使整個(gè)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(bào)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(cè)物鏡 1（左）、檢測(cè)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(cè)以及兩個(gè) Z 軸堆棧（260 µm）的融合，使整個(gè)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(shí)、多位置延時(shí)成像的小鼠腸道類器官，表達(dá)細(xì)胞周期報(bào)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(gè)類器官，并跟蹤其細(xì)胞周期動(dòng)態(tài)。Viventis Deep 的雙側(cè)檢測(cè)能力可在近 400 µm 的深度范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)延時(shí)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(duì)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?？梢钥闯觯?Viventis Deep 雙視角檢測(cè)在致密三維散射樣本中整個(gè)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(shí)延時(shí)攝影。巨噬細(xì)胞（橘紅色）在基質(zhì)中快速移動(dòng)，并通過其突起與乳腺細(xì)胞（青色）相互作用。時(shí)間刻度為小時(shí)：分鐘，幀與幀之間的時(shí)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(gè)動(dòng)態(tài)模型。它們還通過揭示復(fù)雜生物如何由單個(gè)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(duì)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(shí)的小鼠早期胚胎延時(shí)成像。這段精彩的延時(shí)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(jì)使研究人員能夠在延時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中更換培養(yǎng)基。這對(duì)于維持最佳生理?xiàng)l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(shí)，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(shí)延時(shí)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(yùn)動(dòng)。如視頻所示，小膠質(zhì)細(xì)胞具有高度動(dòng)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(chǎng)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(shí)延時(shí)成像。細(xì)胞核用 H2B?eGFP（灰色）標(biāo)記。該視頻展示了原腸運(yùn)動(dòng)過程中胚層包被（epiboly）的過程，并通過 Viventis Deep 的兩個(gè)對(duì)向檢測(cè)視角進(jìn)行觀察（左側(cè)為檢測(cè)物鏡1，右側(cè)為檢測(cè)物鏡 2）。時(shí)間刻度為“小時(shí)：分鐘"。數(shù)據(jù)由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）Oates 實(shí)驗(yàn)室提供。

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