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研究人员通过结构照明显微镜技术（SIM），观察了斑马鱼活体细胞的微管结构和细胞活动，该研究发表在Nature Methods杂志上。
生物通报道：在特殊照明、电脑程序和样品制备的帮助下，显微镜观察细胞特别是活体内细胞，能得到细胞结构和细胞动力学的宝贵信息。不过，这对于高等生物尤其困难。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT) 、马克斯·普朗克协会高分子研究所,以及美国国家卫生研究所(NIH)的研究人员，通过一种新观察方法观察到八分之一微米大小的幼鱼细胞结构。该研究发表在Nature Methods杂志上。
“斑马鱼的幼鱼是完全透明的，特别适合细胞遗传学研究，”KIT 的Marina Mione解释道。为了观察其特定结构，研究人员通常通过基因工程方法对幼鱼进行荧光染料染色。Mione研究了斑马鱼细胞骨架的一部分，微管。这些线状微管长约100 µm直径约20 nm，相当于人类头发的十万分之一。“细胞中微管无处不在，并且细胞需要通过微管进行分裂和运动。”
在这项新显微镜观察方法中，样品不是完全被照明，而是特定点由特殊光照明。散射光被降至最低，样品细节非常清晰。随后，电脑控制拍摄多种照明的一系列照片，从而得到一个总体图片。这种巧妙的照明方式甚至允许调节景深，电脑控制能对多种景深进行拍照，然后将其结合为三维图像。“同时，这种显微技术平面分辨率能达到145 nm而轴向分辨率能达到400 nm，”Marina Mione说。该技术能在几秒内完成拍照，这样细胞活动就不会引起清晰度下降。
研究人员使用结构照明显微镜技术（SIM），得到了活体多细胞生物的超分辨率3D图像。DMD产生的多交点照明模式使研究者能排除焦外光干扰，从而使3D成像的样品厚度比普通SIM成像厚八倍。研究人员每秒拍摄一次2D图像，分辨率低至水平145 nm轴向400 nm。研究人员在活体转基因斑马鱼胚胎超过45μm深处，得到了GFP标记的微管图像。拍摄到了斑马鱼侧线的动力学变化，并观察到了包裹在胶原内的细胞中myosin IIA与F-actin相互作用。
研究人员基于一系列的显微图片，得到了微管运动的动态视频。在该实验中，对斑马鱼皮下约45 µm的侧线发育情况进行了超过60分钟的观察。斑马鱼通过侧线感知水流刺激。这种生活器官的图像也为研究脊椎动物细胞水平发育提供了宝贵信息。
生活在淡水中的热带斑马鱼，作为一种遗传学模型生物有许多优势。其大小易于培养，同时也足够研究人员分辨单独的器官。斑马鱼的繁殖周期短，能产生大量后代。做为一种脊椎动物，它也具有一些和人类相同的生物学特性。
（生物通编辑：叶予）
视频地址： http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.2025.html#/supplementary-information
生物通推荐原文摘要：
Resolution doubling in live, multicellular organism via multifocal structured illumination microscopy
We demonstrate three-dimensional (3D) super-resolution in live multicellular organisms using structured illumination microscopy (SIM). Sparse multifocal illumination patterns generated by a digital micromirror device (DMD) allowed us to physically reject out-of-focus light, enabling 3D subdiffractive imaging in samples eightfold thicker than had been previously imaged with SIM. We imaged samples at one 2D image per second, at resolutions as low as 145 nm laterally and 400 nm axially. In addition to dual-labeled, whole fixed cells, we imaged GFP-labeled microtubules in live transgenic zebrafish embryos at depths >45 μm. We captured dynamic changes in the zebrafish lateral line primordium and observed interactions between myosin IIA and F-actin in cells encapsulated in collagen gels, obtaining two-color 4D super-resolution data sets spanning tens of time points and minutes without apparent phototoxicity. Our method uses commercially available parts and open-source software and is simpler than existing SIM implementations, allowing easy integration with wide-field microscopes.
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