我們?cè)谶M(jìn)行熒光顯微成像的時(shí)候，總要在信號(hào)強(qiáng)度和光漂白之間做出艱難的取舍，而高強(qiáng)度光照對(duì)活細(xì)胞和組織的影響也不容忽視。

激光層照熒光顯微技術(shù)(Light-sheetfluorescencemicroscopy)能以很高的3D分辨率，長(zhǎng)時(shí)間對(duì)生物學(xué)樣本進(jìn)行溫和成像。這一技術(shù)結(jié)合高速相機(jī)，足以捕捉細(xì)胞或亞細(xì)胞水平發(fā)生的動(dòng)態(tài)。日前，《NatureMethods》雜志將這個(gè)低光毒性的快速三維成像技術(shù)評(píng)為了2014年的年度技術(shù)。

激光層照熒光顯微技術(shù)的基本原理很簡(jiǎn)單，它不像寬場(chǎng)或共聚焦顯微鏡那樣照射或掃描整個(gè)樣本，而是用薄層光從側(cè)邊照射樣本，然后從樣本的上部或下部檢測(cè)熒光，激發(fā)光路與檢測(cè)光路垂直。激光層照熒光顯微鏡激發(fā)一個(gè)層面上的熒光基團(tuán)，一次成像一個(gè)面，這種技術(shù)不僅大大降低了光毒性，還提高了長(zhǎng)時(shí)間成像活樣本的能力。

Light-sheet技術(shù)始于一百年前，原本是用來(lái)成像膠體的。后來(lái)，ErnstStelzer等人用這一技術(shù)成像了熒光標(biāo)記的活斑馬魚(yú)胚胎，Light-sheet技術(shù)由此重新煥發(fā)了活力。Stelzer在本期NatureMethods雜志上撰文，介紹了這一技術(shù)的起源、原理和應(yīng)用潛力。

激光層照熒光顯微技術(shù)的崛起，離不開(kāi)熒光蛋白和轉(zhuǎn)基因標(biāo)記的發(fā)展。實(shí)際上，只有物理學(xué)、生物學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行跨學(xué)科合作，人們才能充分挖掘出這一技術(shù)的潛力。隨著商業(yè)化儀器的不斷推出和升級(jí)，相信激光層照技術(shù)將為我們揭示以往難以想象的生物學(xué)細(xì)節(jié)。

目前的激光層照熒光顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)多角度成像(multiview)，并與超高分辨率成像、雙光子激發(fā)和結(jié)構(gòu)照明結(jié)合起來(lái)。這一技術(shù)能夠快速對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行3D成像，在透明的固定樣本中獲得驚人的靜態(tài)圖像。舉例來(lái)說(shuō)，人們已經(jīng)用激光層照熒光顯微鏡成像了活體心臟和運(yùn)作中的大腦，跟蹤了胚胎發(fā)育時(shí)的細(xì)胞遷移。

激光層照熒光顯微技術(shù)在神經(jīng)生物學(xué)中的應(yīng)用特別令人期待。因?yàn)檫@一技術(shù)能夠同時(shí)成像大腦中的大量細(xì)胞，有望為我們揭示這一神秘器官的整體屬性。MishaAhrens等人在本期的NatureMethods雜志上發(fā)表文章探討了這個(gè)問(wèn)題。

激光層照成像是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)性的工作，激光層照實(shí)驗(yàn)會(huì)生成海量的數(shù)據(jù)，我們需要找到更好的方法處理和分析這些數(shù)據(jù)。此外，激光層照成像的樣本制備也和成熟的樣本制備方案完全不同。

值得注意的是，最佳效果的激光層照成像仍然需要較小的透明樣本。對(duì)于不那么透明的大樣本而言，我們還需要想辦法解決散射和相差問(wèn)題。另外，我們?cè)谶M(jìn)行激光層照成像時(shí)，依然需要監(jiān)控潛在的光毒性，雖然激光層照技術(shù)的光毒性比較小，但并不等于完全沒(méi)有光毒性。