顯微鏡觀察斑馬魚活體細胞

在特殊照明、電腦程序和样品製備的幫助下，顯微鏡觀察細胞特別是活體內細胞，能得到細胞結構和細胞動力學的寶貴信息。不過，這對於高等生物尤其困難。德國卡爾斯魯厄理工學院 (KIT)、馬克斯· 普朗克協會高分子研究所, 以及美國國家衛生研究所 (NIH) 的研究人員，通過一種新觀察方法觀察到八分之一微米大小的幼魚細胞結構。該研究發表在 Nature Methods 雜誌上。
“ 斑馬魚的幼魚是完全透明的，特別適合細胞遺傳學研究，”KIT  的 Marina Mione 解釋道。為了觀察其特定結構，研究人員通常通過基因工程方法對幼魚進行熒光染料染色。Mione 研究了斑馬魚細胞骨架的一部分，微管。這些線狀微管長約100 µm 直徑約 20 nm，相當於人類頭髮的十萬分之一。“ 細胞中微管無處不在，並且細胞需要通過微管進行分裂和運動。”
在這項新顯微鏡觀察方法中，樣品不是完全被照明，而是特定點由特殊光照明。散射光被降至最低，樣品細節非常清晰。隨後，電腦控制拍攝多種照明的一系列照片，從而得到一個總體圖片。這種巧妙的照明方式甚至允許調節景深，電腦控制能對多種景深進行拍照，然後將其結合為 3D影像。“ 同時，這種顯微技術平面分辨率能達到 145 nm 而軸向分辨率能達到 400 nm ，”Marina Mione 說。該技術能在幾秒內完成拍照，這樣細胞活動就不會引起清晰度下降。
研究人員使用結構照明顯微鏡技術（SIM ），得到了活體多細胞生物的超分辨率 3D 影像。DMD 產生的多交點照明模式使研究者能排除焦外光干擾，從而使 3D 成像的樣品厚度比普通 SIM 成像厚八倍。研究人員每秒拍攝一次 2D 影像，分辨率低至水平145 nm 軸向400 nm 。研究人員在活體轉基因斑馬魚胚胎超過45μm 深處，得到了GFP 標記的微血管影像。拍攝到了斑馬魚側線的動力學變化，並觀察到了包裹在膠原內的細胞中 myosin IIA 與 F-actin 相互作用。
研究人員基於一系列的顯微影片，得到了微血管運動的動態影片。在該實驗中，對斑馬魚皮下約 45 µm 的側線發育情況進行了超過 60 分鐘的觀察。斑馬魚通過側線感知水流刺激。這種生活器官的影像也為研究脊椎動物細胞水平發育提供了寶貴信息。生活在淡水中的熱帶斑馬魚，作為一種遺傳學模型生物有許多優勢。其大小易於培養，同時也足夠研究人員分辨單獨的器官。斑馬魚的繁殖週期短，能產生大量後代。做為一種脊椎動物，它也具有一些和人類相同的生物學特性。