生物膜是維持細(xì)胞基本形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家越來(lái)越多地發(fā)現(xiàn)生物膜，尤其起基礎(chǔ)作用的細(xì)胞膜，在遺傳信息傳遞、外界刺激感受、離子運(yùn)輸和維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定等幾乎所有細(xì)胞內(nèi)外間的交流發(fā)揮不可替代作用，因此衍生出如膜生物學(xué)、信號(hào)通路學(xué)等多個(gè)專(zhuān)門(mén)研究細(xì)胞膜的分支學(xué)科。

細(xì)胞膜屬于亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由于其厚度十分薄（7~8 nm）且物理上是彈性半透性的不規(guī)則 3D 結(jié)構(gòu)，而且隨生物種類(lèi)、組織類(lèi)型的功能差異變化巨大，因此在研究時(shí)，對(duì)細(xì)胞膜的觀(guān)察常常成為科學(xué)家面臨的一道難題。

對(duì)于細(xì)胞膜的觀(guān)察工具，我們首先想到的是普通的倒置熒光顯微鏡，或者共聚焦顯微鏡。但是，做過(guò)的同學(xué)都知道，這既需要大量的摸索經(jīng)驗(yàn)，有時(shí)也需要一些運(yùn)氣，因此，簡(jiǎn)單可靠、重復(fù)性好且分辨率高的細(xì)胞膜成像工具成為越來(lái)越多科學(xué)工作者的期望。

▲ Leica DMi8 Infinity TIRF with Live Cell

今天，給大家介紹一款專(zhuān)業(yè)膜成像工具——Leica DMi8 Infinity TIRF 全內(nèi)反射熒光顯微鏡。

廢話(huà)不多說(shuō)，先上幾個(gè)結(jié)果：

動(dòng)物細(xì)胞膜觀(guān)察

視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞細(xì)胞膜上的皮層肌動(dòng)蛋白遷移

斯坦福大學(xué) Tobias Meyer 實(shí)驗(yàn)室 Anjali bisaria 使用 Leica DMi8 Infinity TIRF 觀(guān)察視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)：質(zhì)膜內(nèi)表面的肌動(dòng)蛋白層（actin cortex）的極化是影響細(xì)胞遷移的十分重要的促進(jìn)因素（圖1）。

▲ 圖 1：RPE-1（視網(wǎng)膜色素上皮）細(xì)胞沿纖維連接蛋白遷移

綠色--細(xì)胞膜，紅色--肌動(dòng)蛋白層，TIRF mode, 100x PLAN Apo 物鏡

左圖為普通熒光顯微鏡成像，右圖為 TIRF 成像

沒(méi)有核質(zhì)背景干擾的 TIRF 中，細(xì)胞膜突出絲及極化的黃色（紅綠疊加）肌動(dòng)蛋白層清晰可見(jiàn)，極化方向與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)方向相同

經(jīng)過(guò)和普通熒光顯微鏡、共聚焦顯微鏡等多種方法對(duì)比，該研究小組終使用 DMi8 Infinity TIRF 觀(guān)察到了無(wú)胞質(zhì)/核背景干擾的長(zhǎng)時(shí)間序列、高分辨率細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)（圖2）。

▲ 圖 2：開(kāi)啟 AFC 焦面追蹤后，長(zhǎng)時(shí)間成像仍可保持焦面穩(wěn)定、圖像清晰

每分鐘記錄一次，采集時(shí)間 3 小時(shí)

將 DMi8 Infinity TIRF 與 Navigator（導(dǎo)航和圖像拼接模塊）結(jié)合起來(lái)，可以進(jìn)行微孔板的多孔和多視野、長(zhǎng)時(shí)間 Time-lapse（圖2）或玻片大范圍采集等各種實(shí)用的成像方式（圖3）。

▲ 圖 3：Navigator + TIRF, 100x PLAN Apo 物鏡，180 幅拼接圖像

植物細(xì)胞骨架觀(guān)察

細(xì)胞微管結(jié)構(gòu)與植物細(xì)胞形態(tài)發(fā)育

卡耐基科學(xué)研究所 David Ehrhardt 實(shí)驗(yàn)室利用活細(xì)胞成像技術(shù)和分子遺傳學(xué)手段研究植物細(xì)胞發(fā)育和形態(tài)發(fā)生，以可視化和研究分子和細(xì)胞器的形成和動(dòng)態(tài)行為，特別是細(xì)胞如何產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)和特化的形狀，如微管骨架皮層的結(jié)構(gòu)重組以及該結(jié)構(gòu)如何影響細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，從而指導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂。

▲ 圖 4：mCherry-TUA5 標(biāo)記的擬南芥下胚軸細(xì)胞，100x Plan Apo 物鏡

上圖左：普通熒光顯微鏡成像

上圖中：大入射角光學(xué)薄層照明（ HILO）成像

上圖右：TIRF 成像，可以清晰觀(guān)察到微管骨架皮層結(jié)構(gòu)及內(nèi)部分子排列

DMi8 Infinity

一個(gè)平臺(tái)，無(wú)限可能

基于 DMi8 you秀的光路設(shè)計(jì)和 Leica 可靠的光學(xué)元器件品質(zhì)，DMi8 Infinity TIRF 增加了全內(nèi)反射熒光（Total Internal Reflection Fluorescence, TIRF）成像技術(shù)【科普：TIRF 是 1980s 初由密歇根大學(xué)安娜堡分校的 Daniel Axelrod 開(kāi)發(fā)的熒光顯微技術(shù)。TIRF 顯微鏡提供的圖像具有非常高的軸向分辨率（低于 100 nm）】，因此，非常適合貼壁膜及膜相關(guān)結(jié)構(gòu)和過(guò)程的觀(guān)察（圖5）和超高分辨率的單分子定位超分辨成像。

▲ 圖 5：普通倒置熒光顯微鏡（左）與 TIRF 顯微鏡（右）的原理對(duì)比

此外，與 Infinity Scanner 組成的 DMi8 Infinity TIRF Scanner，可以實(shí)現(xiàn) TIRF、FRAP（熒光漂白恢復(fù)）、光轉(zhuǎn)化、光消融、光遺傳學(xué)等眾多應(yīng)用的結(jié)合，成為您實(shí)現(xiàn)一臺(tái)顯微鏡開(kāi)展多種應(yīng)用的理想之選。

Leica DMi8 Infinity TIRF 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

用戶(hù)之聲

“DMi8 Infinity TIRF 是一種多功能、用戶(hù)友好型系統(tǒng)，具備超高分辨率 (super-resolution)、光操作和光遺傳學(xué)應(yīng)用等特性，讓生物醫(yī)學(xué)研究人員在研究細(xì)胞膜時(shí)如虎添翼。”