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活细胞成像 失败原因与成功诀窍

近年来,致力于活细胞成像(Live Cell Imaging *又被称为活细胞成像、延时拍摄成像)的研究人员不断增加。因为这种方式无需固定细胞,可观察细胞原始结构变化。但是♈,以活细胞为对象的观察难度高,会耗费很长的观察时间,经常会有研究者因此失败。

为此,黄金✃城特意面向备受活细胞成像失败困扰及今后要开展相关实验的人士,汇总了常见的3大失败事൩例及其对策,现介绍如下。

活细胞成像的失败事例1:细胞衰弱

在活细胞成像期间或结束后查看细胞的情况,经常会发现细胞从中途开始衰弱、细胞死亡、细胞变为意想不到的状态等现象。导致这🔯𒁏些现象的原因可分为以下几种。

【原因1】光毒性对细胞造成了损伤

荧光观察时,激发光的波长越短或光照越强,对细胞造成的损伤也就越大。这就是所谓的“光毒性*1”,不仅会导致细胞因受损而衰弱、死亡,还有可能会造成出乎意料的影响。

对策

  1. *1:光毒性:通常指照射的光造成的损伤,但是在荧光观察时,指细胞产生的活性氧使周围的细胞遭受损伤。
  2. *2:增益:对相机接收的信号进行放大。放大程度越高(调高增益),显示的画面越明亮。虽然像素数不会变,但是会产生噪点。
  3. *3:Binning:虚拟地结合周围的像素,放大单位像素接收的光信号的功能。噪点较调高增益时更少,但是像素数会减少。

【原因2】没有稳定供给合适的环境

多数细胞都喜欢与生物体内相同的环境。以人类细胞为例,在培养室及培养𝓰用恒温箱中,基本上都需要满足温度37℃、二氧化碳浓度5%、湿度95%以上的条件。如果ꦍ没有稳定供给这一条件,细胞就会衰弱,很难获得准确数据。

对策

【原因3】菌、污染造成的影响

有的细胞容易受容器上附着的菌、污染物的影响。此外,移液管等实验用器械可能也会导致支原体污染*4、交叉培养污染 *5

对策
  1. *4:支原体污染:由支原体引起的感染。在细胞株被污染的众多原因中,是极为普遍的现象之一。
  2. *5:交叉培养污染:正在操作中的细胞混入其他细胞。多为器械原因混入。

活细胞成像的失败事例2:焦点模糊

耗时许久的实验终于结束,一看得到的数据,却发现焦点从中途就模糊了。这种现象是较多的失败事例之一。许多研究者都经历过这种失败𒆙,但只要理解其中的原因,其实是可以主动避免的。

【原因1】温度漂移*7导致细胞移动,设定出错

如果在接通装置电源后马上进行拍摄设定,焦点在设定期间可能就会发生偏移。这是因为接通电源后的一段时间内,容器内的培养液会发生对🐟流,细胞也会移动。观察设备等也会因温度变化而出现一定的膨胀现象,使焦点发生偏移ꦓ。在观察漂浮细胞、粘附细胞时,都需要注意拍摄设定中与拍摄中的温度偏差。

对策
  1. *7:温度漂移:温度变化导致漂浮的细胞运动的现象、因装置自身的膨胀使对焦位置错开的现象。

【原因2】分裂时细胞运动

活着的细胞在分裂时尤其会朝上下方向(Z方向)运动。因此,如果在分裂的瞬间用高倍率进行单次自动对ꦐ焦拍摄,焦点会发生偏移。

对策

在活细胞成像中采取上述预防措施,可切实防止焦点偏移。此时,为了尽量缩短照射激发光的时间,尽量缩小自动对焦及Z栈的设定范围*9也是非常关键的。

  1. *8:景深:表示对焦的范围。一般NA越高景深越浅。
  2. *9:Z栈的设定范围:Z栈是对不同的Z位置数据进行多张拍摄的功能。拍摄范围越大移动步径越小,可获得的信息越多,但是细胞的损伤也相应地增加,因此希望以尽可能少的张数进行设定。

活细胞成像的失败事例3:细胞逃离视野

实验后观🔴看数据时,有时会发现细胞已经中途移到了视野范围外。要是细胞在目标现象尚未完成时发生🧔了移动,就只能重做实验。

【原因】细胞动了

实验时间越长,细胞逃离视野范围的可能性越高。只要细胞ꦿ是活着的,就无法避免这一问题。相信大家都在各类论文中读到过观察细胞细节的数据。其中的绝大多数,都是通过高倍率反复进行多次拍摄后获得的结果,需要耗费大量的时间和精力。

要切实避免失败,较好的方法就是一次性拍摄多点,或者是让视野追随移动的细胞进行拍摄。

对策

低倍率观察时视野较大,细胞不易逃离视野,可切实捕捉细胞。👍但使用低倍率,却无法观察细胞的细节。曝光时间也会变长,如观察对象在拍摄期间运动,图像也可能会发生抖动*10,故请注意。

  1. *10:曝光时间和图像抖动:调弱激发光,曝光时间自然变长。如果在打开快门期间细胞动了,图像就会抖动。要防止这种现象,使用高灵敏度的相机是一种有效的办法。

使活细胞成像实验效率大幅提升的方法

一直以来,要获得更好的研究成果,🎐就必须重复进行更多次的实验,获取更多的信息。但是活细胞成像实验的单次耗时很长,多次重复会耗费大量的时间。特别理想的状态,就是能够在单次实验ജ中获取尽可能多的信息。

黄金城的一体化荧光显微成像系统“BZ-X800系列”,能够解决活细胞成像“单次实验可获得的信息量”问题。可一次性获取2倍、4倍、20倍等不同条件下最多999个点的数据。设定操作也很简单,可缩短过去用于系统准备及使用者培训的时间。