革新人类认知 美科学家首次获得活体细胞移动图像 超清3D颠覆前人想像

1665年，英国科学家Robert Hooke利用自制的显微镜首次发现了细胞（Cell）的存在，在此后的300多年里，随着科学科技的发展我们对细胞的认识越来越深入。近日，来自美国的科学家再次实现了一次突破——首次拍摄到单个细胞在生物体内的高分辨率、3D移动过程，令人难以置信！

人类已经在显微镜下观察了数百年的细胞，迄今最清晰的细胞影像是保存在载玻片上的细胞群落，每当我们试图移动镜头观察时，得到的却都是模糊图像。在世界顶级期刊《Science》发布的视频为我们展现出种免疫细胞在小斑马鱼内耳中的实时移动影像。视频中可以清晰看到免疫细胞正在吞噬的蓝点（葡聚糖颗粒），甚至是细胞内的各种细胞器。

除了绝对的迷人，这个镜头也是令人兴奋的，因为它是首次使用一种全新的显微镜拍摄出的影像。来自美国弗吉尼亚州霍华德休斯医学研究所的科学家们为了将细胞活动影像呈现在荧幕上，Betzig及其团队采用了自适应光学和晶格层光显微镜两种最前沿技术。

自适应光学最开始应用于天文学，是为了在观测遥远天体时避免受大气湍流影响而消除波前误差或消除像差而产生的一门新兴科学。这种技术可以大幅提高目标区域的分辨率，进而在自然环境中获得超高清晰的细胞图像。

晶格层光显微镜的应用则可以让研究人员实时捕捉到细胞的超清晰图像。通过快速反复扫描从而创建一系列2D图像，并将其嵌入移动的高分辨率3D图像中，而不会对细胞活动进行干预。这两种新技术的运用使得科学家第一次得到了活体中细胞明亮、清晰的影像。

毫无疑问，这项研究极大程度上革新了人类对于生物学与人类细胞的理解，是一项前人根本无法想像新突破。而它唯一的限制在于其高昂的价格与庞大的体积，研究人员也表示下一步将致力于研发体积更小、价格更低廉的设备。

文/朱张航宇

参考文献：Observing the cell in its native state: Imaging subcellular dynamics in multicellular organisms, Science, 20 Apr 2018:Vol. 360, Issue 6386, eaaq1392, DOI: 10.1126/science.aaq1392.