蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7

对活细胞进行实时多维度成像

蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7能够以亚细胞分辨率进行活细胞成像 —— 同时允许使用标准样本载具。该自动化系统简便易用,具有非常低的光毒性,因此您可以通过多维度成像连续数小时、甚至数天观察亚细胞结构和动态变化过程。您可以深入观察活体样本的动态变化 —— 轻松便捷超乎想象!

ZEISS Lattice Lightsheet 7
 

探索活体的亚细胞动态变化

 
  • 操作非常便捷
    直接在标准样本载具上观察活体样本
  • 非常低的光毒性
    可以连续数小时、甚至数天观察活体样本的亚细胞动态变化
  • 近各向同性分辨率
    以真实比例显示三维细节
  • 快速多维度成像
    不错过盖玻片上任何值得关注的变化
  • 自动校准系统
    让您充分专注于实验

晶格层光技术助力研究人员

 

在亚细胞动态过程的研究中,高分辨率、低光毒性的晶格层光成像起到不容小觑的重要作用。现在有了蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7,研究人员可以非常便捷地体验这项先进技术的优势。无需调整通常的样本制备方法,您可以直接在共聚焦显微镜通用的标准样本载具上观察活体样本。该系统会自动执行复杂的校准过程,让您可以充分专注于实验。

 
 

几乎无光毒性和漂白

 

借助蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7,您能够以亚细胞分辨率观察活体样本的动态过程,以研究微小结构随时间的变化。但如果采用常规成像系统,就会很快遇到瓶颈,因为其采集过程是有损的,会破坏观测的样本。而蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7提供可自动适应敏感样本的晶格结构光,从而大大减少光漂白和光毒性,使您可以连续数小时、甚至数天观察样本。其提供可控的培养环境和集成的自动浸没机制,可以在无人值守的情况下长时间进行实验。

视频:LLC-PK1细胞有丝分裂过程;细胞表达H2B-mCherry(品红色)和α-TubulinmEGFP(青色),持续记录25小时。

高速多维度成像

 

蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7的图像采集速度非常快,可以达到每秒3个体积的采集速度。以如此高的时间分辨率对样本进行多维度动态成像,不会让您错过盖玻片上任何值得关注的变化。样本的三维图像在X轴、Y轴和Z轴方向上具有近各向同性分辨率,为您真实呈现样本的结构细节。快速的激光切换几乎可同时使用多达三种颜色进行成像,同时有效减少串色。

视频:用Calnexinm-Emerald和EB3-tdTomato瞬时转染的Cos 7细胞;EB3可标记微管的生长端,对于调节微管动态起到不可缺少。钙联结蛋白是一种内质网(ER)蛋白,蛋白质在内质网上合成。每80秒对细胞成像一次,持续成像1.5小时,成像体积:175×120×70μm³。

 

洞察产品背后的科技

晶格层光显微镜的原理

一般来说,光片显微镜(也称为高斯光片显微镜)以其出色的成像速度和温和的成像条件而著称。激发和检测分离的开创性概念可仅照射样本中位于检测物镜焦平面中的部分。通过样品与光片的相对移动在每个焦平面上记录一幅图像,可以获取多维度数据而不会影响焦平面外的样本区域。

Light Sheet Microscopy Principle
常规(高斯)光片显微镜将荧光激发和检测分为两个独立的光路,从而通过仅激发焦平面内的荧光来生成固有的光学切片。

晶格层光显微镜将光片显微镜的优势与共聚焦显微镜的近各向同性分辨率相结合。先进的光束整形技术可产生比标准高斯光片薄得多的晶格状光片,从而以类似的成像速度提供更高的分辨率。光片的晶格结构由空间光调制器(SLM)产生,通过振镜抖动使晶格结构形成平滑的光片后,投影到样本上。

Lattice Light Sheet Microscopy Principle
晶格层光显微镜通过产生长而薄的光片来实现亚细胞分辨率,克服了高斯光束(有限的光学层切、有限的视场范围)和贝塞尔光束(强环、激发离焦荧光)的局限。

蔡司在晶格层光显微镜领域的研发过程

在研发Lattice Lightsheet 7的过程中,蔡司特别重视用户友好性以及与常规样本制备技术的兼容性。倒置配置是允许将标准样本载具用于高分辨率显微镜的重要前提。倒置配置带来的挑战主要是折射率不匹配,因为荧光从样本中发出,穿过水性细胞培养基、倾斜的玻璃盖玻片和水浸介质,然后进入检测物镜。

 

优异的蔡司光学器件

检测光路中特殊的蔡司专有的光学元件可补偿折射率的不匹配,使您能够像使用共聚焦显微镜一样轻松、快速地对样本进行成像。

ZEISS Lattice Lightsheet 7 Optics
样本载具和核心光学器件模块示意图:激发物镜(1)、半月形透镜(2)和带自由波前校正光学器件的检测物镜(3)。右图所示为折射率校正前(A)和折射率校正后(B)的成像效果。

产品特点

ZEISS Lattice Lightsheet 7 - Incubation Chamber
带标准35毫米培养皿的培养室。

使用标准样本载具

ZEISS Lattice Lightsheet 7 - Incubation Chamber
带标准35毫米培养皿的培养室。

无需调整常规的样本制备方法,可以直接使用共聚焦显微镜通用的样本载具观察活体样本。蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7可用于底部为no. 1.5盖玻片的所有标准样本盖玻片:

  • 载玻片
  • 35 mm培养皿
  • 腔室载玻片
  • 多孔板

蔡司Lattice Lightsheet 7 - LED照明
温和的透射照明可确保快速找到样本。

快速、温和的样本定位

ZEISS Lattice Lightsheet 7 - LED Illumination
温和的透射照明可确保快速找到样本。

借助集成的透射LED和斜向检测(提供类似DIC的对比度),您可以轻松定位样本。必要时可从白色透射LED变为红色透射LED,以实现更柔和的照明。您可以选择在长时间观察中使用透射光照明。

蔡司Lattice Lightsheet 7 - 5轴载物台
5轴载物台具有出色的精度和速度,以及用于多孔板成像的较大行程范围。

自动样本调平

ZEISS Lattice Lightsheet 7 - 5-axis Stage
5轴载物台具有出色的精度和速度,以及用于多孔板成像的较大行程范围。

专为该系统设计的独特5轴载物台不仅能够沿X、Y和Z轴移动,还可以在X和Y方向上以高精度倾斜,从而补偿载具尺寸或样本位置的微小偏差。自动完成样本调平,免除繁琐的手动操作。

蔡司Lattice Lightsheet 7 - 光路示意图
蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7光路示意图(单击放大)。

自动校准所有光学元件

ZEISS Lattice Lightsheet 7 - Beampath
蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7光路示意图(单击放大)。

要获得出色的成像效果,必须针对具体的样本来调整晶格光片;因此,蔡司实现了所有光学元件的自动校准,从而无需费时的手动调整。激发光路的创新设计允许快速改变激光谱线,而无需重新编程SLM。这样可以近乎同时采集多通道数据集,不会错过样本中发生的任何事件。

蔡司Lattice Lightsheet 7 - 自动浸没设备
蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7自动浸没设备。

无人值守的长时间实验

ZEISS Lattice Lightsheet 7 - Autoimmersion
蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7自动浸没设备。

培养

集成的培养系统可在各种环境条件下提供长时间稳定性。该显微镜可自动控制和监测温度、CO2和O2含量以及湿度,并在整个实验过程中保持样本的完整性。带有玻璃窗的盖子可让您快速、轻松地取放样本,以便在实验过程中对其进行检查。

自动浸没

对系统灌注以排出空气,然后自动添加根据实验需要而定制的浸没介质。浸没介质的补充由软件控制,不必担心会干扰图像采集。容器带光照防护,以防止细菌滋生。物镜带防浸没保护装置,因此,即使使用了过多的浸入介质,物镜也会保持干燥。


典型应用

 

典型应用

典型样本

任务

 

活细胞成像

  • 贴壁细胞
  • 悬浮细胞
  • 高速亚细胞过程的多维度成像:细胞器形态和动态、细胞器-细胞器相互作用、囊泡运输
  • 膜动态的多维度成像
  • 免疫细胞的多维度成像,例如T细胞迁移和激活
  • 对活细胞进行长达数小时甚至数天的温和成像,光毒性和光漂白极小
  • 细胞增殖和凋亡测定

 

3D细胞培养

  • 球体
  • 类器官
  • 囊肿
  • 水凝胶中的细胞
     
  • 最大直径达200μm的球体或类器官的活体成像
  • 类器官自我组织
  • 类器官内的细胞迁移和增殖
  • 细胞间相互作用、3D组织、迁移和形态的成像
  • 神经元活性的体外成像

 

小型模式生物

  • 斑马鱼胚胎
  • 秀丽隐杆线虫胚胎
  • 果蝇胚胎

  • 以近各向同性分辨率进行结构细节的3D解析
  • 胚胎和小型生物的细胞和亚细胞动态快速成像,样品直径可达100μm
  • 细胞迁移、细胞间相互作用,细胞周期、囊泡运输

 

卵母细胞

 

  • 完整的卵母细胞3D实时成像,包含亚细胞细节

 

膨胀化样本

 

  • 基于水凝胶膨胀化的小型样本

蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7 应用案例

Lamin B1的作用

 

Lamin B1位于核膜,在有丝分裂期间参与核膜的分解和重组。在细胞周期不同阶段的有丝分裂事件中,许多不同类型的细胞都会形成“核内陷”。核内陷可表现为从核膜延伸并穿过核的管状结构。尽管经常有关于这些独特结构的报告,但目前为止,大多数研究都是用固定细胞完成。因此,即使已经提出了很多假设,这些结构的功能在很大程度上还是未知的。

该数据集记录的细胞系由西雅图艾伦细胞科学研究所提供:人类诱导的多能干细胞,其内源性表达mEGFP标记的层粘连蛋白B1(AICS-0013)。记录了近8小时的过夜实验,每1.5分钟1个体积的成像速度。在整个过程中都可以观察到有丝分裂的细胞。在整个细胞周期的大多数细胞中,可以清楚地观察到核内陷的形成和动态。

温和照明对于有丝分裂的成像至关重要,因为该过程极其精细且对光敏感。为了防止复制受损的DNA,一旦激发光造成任何损害,细胞就会阻止有丝分裂。如果要在更长的时间内对有丝分裂事件进行成像,就需要温和的Lattice Lightsheet 7成像和极为稳定的系统。快速的多维度成像与近各向同性分辨率相结合,可以从各个角度观察样本并研究每个细节中独特的亚细胞结构。蔡司晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7是进行此类挑战性实验的理想工具。让此前无法实现的应用变为现实——简单易用,也可以在您的研究中实现。

快速多维度成像,观察亚细胞动态变化

 

用Calnexinm-Emerald和EB3-tdTomato瞬时转染的Cos 7细胞;EB3标记微管的生长端,对于调节微管动态起到不可缺少。钙联结蛋白是一种内质网(ER)蛋白,蛋白质在内质网上合成。每80秒对细胞成像一次,持续成像1.5小时,成像体积:175×120×70μm³。

 

时间序列显示了稳定表达肌动蛋白-GFP(细胞骨架,青色)的U2OS细胞动态,同时还使用MitoTracker™Red CMXRos(线粒体,绿色)和Draq 5(核仁,品红色)标记细胞。

 

用Tomm20-mEmerald和Calreticulin-tdTomato瞬时转染的Cos 7细胞。Tomm20标记线粒体的外膜,Calreticulin是标记ER的一种蛋白质,ER是蛋白质合成的部位。两者都是非常脆弱且对光敏感的细胞器,很难用常规方法成像。每30秒1个体积的采集速度,连续成像1小时15分钟,成像体积:175 × 210 × 20 μm3。总共记录了85,800张图像;150个时间点的572个体积平面。

 

表达Lifeact-GFP的Cos 7细胞。最大强度投影。对细胞连续成像9个小时;每10秒1个体积(115×60×25μm³)。总共记录了1,005,000张图像; 5,000个时间点的201个体积平面。

 
 

用mEmerald-Rab5a和Golgi7-tdTomato瞬时转染的Cos 7细胞。Golgi7是与高尔基体和高尔基体囊泡有关的蛋白质。Rab5a是早期的内体标记。以近各向同性分辨率在3D中跟踪囊泡成为现实。追踪处理在arivis Vision4D®中进行。

 

表达Lifeact-GFP的T细胞。彩色编码的深度投影和最大强度投影。T细胞持续成像超过1小时;每2.5秒1个体积的采集速度。样本:由英国牛津大学的M. Fritzsche提供。

早期阶段的生命发展 | 卵母细胞

 

固定的小鼠生发泡卵母细胞的核被膜(核纤层蛋白B抗体,青色)、肌动蛋白(鬼笔环肽,品红色)和微管(微管蛋白抗体,黄色)染色。Sinc3 15×650晶格光片用于微管和肌动蛋白结构的高分辨率成像。视频中为微管的3D结构。样本:由德国哥廷根的C. So, MPI提供。

 

固定的小鼠生发泡卵母细胞的核被膜(核纤层蛋白B抗体,青色)、肌动蛋白(鬼笔环肽,品红色)和微管(微管蛋白抗体,黄色)染色。使用Sinc3 100×1,800晶格光片对整个卵母细胞进行成像。样本:由德国哥廷根的C. So, MPI提供。

 

在中期II中捕获了活的小鼠卵母细胞,并进行了线粒体(青色)、微管(品红色)和染色体(黄色)染色。样本:由德国哥廷根的C. So, MPI提供。

小型模式生物的生命发展 | 斑马鱼

 

DeltaD-YFP转基因斑马鱼胚胎(Liao等人,2016年,《自然通讯》)。由包含内源调节区的转基因驱动的融合蛋白,在尾巴和前体节中胚层中表达。在细胞皮层以及与运输小泡相对应的点状中可见的信号(绿色)。细胞核为洋红色。对胚胎持续成像5分钟,每8秒1个体积(150×50×90μm3)。样本由瑞士EPFL的Andrew Oates教授提供。

 

斑马鱼胚胎的高速影片。运输mRNA分子的多维度成像(绿色)。细胞核显示为洋红色。数据显示为高强度投影。每2.5秒采集1个体积(86 × 80 × 12 μm3)。样本:由瑞士EPFL的Andrew Oates教授提供。

 

使用arivis Vision4D®软件追踪运输mRNA分子。首先使用核参考轨迹校正斑马鱼胚胎的运动。然后随时间追踪单个mRNA分子,得出统计数据,例如速度和方向性。样本:由瑞士EPFL的Andrew Oates教授提供。

小型模式生物的生命发展 | 秀丽隐杆线虫胚胎

 

秀丽隐杆线虫胚胎的细胞核染色。影片显示了胚胎带颜色编码的深度投影。对胚胎持续成像10分钟以上;每700毫秒1个体积。成像的体积:115×50×30μm³。总共记录了101.000张图像; 1000个时间点的101个体积平面。客户样本。

 

秀丽隐杆线虫胚胎的细胞核染色。影片显示了胚胎带颜色编码的深度投影。每5分钟对胚胎成像19个小时以上,可以观察到其正常的睡眠-觉醒周期。成像的体积:115×50×30μm³。总共记录了23,836张图像; 236个时间点的101个体积平面。客户样本。

 

晚豆期的线虫胚胎(受精后约400分钟),有〜560个细胞核核,标记为HIS-58 :: mCherry(品红色),而中心粒则由GFP :: SAS-7(绿色)标记。有丝分裂中的细胞在纺锤极上显示出HIS-58 :: mCherry和中心粒的浓缩信号。样本:由瑞士EPFLGöncy实验室的N. Kalbfuss提供。

小型模式生物的生命发展 | 果蝇胚胎

 
 

果蝇是生物医学研究等众多研究领域的模型生物。研究人员可以获得很多转基因的变体。该视频显示了带GFP标记的果蝇胚胎随时间推移而发生的变化。共拍摄了91,100张图像、911个体积平面、100个时间点。每15秒一个体积;成像时间25分钟,成像体积:300 × 455 × 145 μm3.

3D细胞模型发育

 

球体和类器官是器官的体外模型——体积更小、更简单,但易于生产,因此对于发育生物学家来说球体和类器官是研究器官发育的宝贵工具。与通常仅由单层细胞组成的细胞培养不同,细胞团/类器官中的细胞形成三维结构,从而可以研究3D细胞模型内部的细胞迁移和分化。借助晶格层光显微镜,能够对类器官的发展和自组织进行成像。在此我们可以看到3D渲染的细胞团,细胞团由表达H2B-mCherry(品红色)和α-Tubulin-mEGFP(青色)的细胞组成。并非每个细胞都被标记。

植物和植物种子的发育 | 花粉粒和花粉管

 

观察花粉管内的线粒体动态。线粒体在花粉管边缘的尖端移动,并在花粉管中间回向移动。在运输过程中,线粒体不断融合并分裂以进行修复,并共享和分配生物分子。样本:由澳大利亚新南威尔士州悉尼的R. Whan提供。

 

花粉管染有线粒体(MitoTracker Green,绿色)和溶酶体(Lysotracker Red,红色)。观察花粉管从花粉粒中的裂缝延伸(通过其自身荧光观察)。线粒体并没有完全到达花粉管的尖端,而是在尖端之前几微米处停止。数据集的渲染在arivisVision4D®中进行。样本:由澳大利亚新南威尔士州悉尼的R. Whan提供。


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活细胞的长时间体积成像

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