培养箱内实时荧光显微捕捉细胞动态追踪是一种在维持细胞生理状态的同时,对细胞进行长时间、高分辨率观察的技术,在生命科学研究中具有重要应用。以下是相关介绍:
核心设备
培养箱集成式荧光显微镜:这是实现培养箱内实时荧光显微成像的关键设备。如 Incucyte® S3/S2,将荧光成像模块集成在培养箱内,支持明场和多通道荧光(如 GFP、RFP 等)成像,可长期自动拍摄。还有国产的 CytoSMART Lux3 FL,是一种小型化培养箱内荧光显微镜,支持 3 通道荧光,可通过 APP 远程监控,适合中小规模实验。
荧光标记策略
细胞标记:可用不同荧光染料区分不同细胞,如用 CFSE 标记细胞 A,CellTracker Red 标记细胞 B,从而观察它们的聚集、接触或迁移轨迹。
分子标记:通过基因编辑技术,如将 GFP 与目标蛋白融合,标记细胞表面受体或配体,实时追踪分子在细胞相互作用中的动态变化。
成像技术与方法
时间序列成像:设定合适的拍摄间隔,如每 10 分钟一次,连续拍摄数小时至数天,可记录细胞动态变化过程。同时,需控制荧光激发时间和强度,以减少光毒性对细胞的影响。
多模态成像:支持明场、荧光、相位对比等多种成像模式,可满足复杂实验需求。此外,结合超分辨技术,如 STED、PALM 等,可突破光学衍射极限,实现纳米级动态追踪。
数据分析
利用智能化图像分析软件,可量化细胞相互作用的关键参数,如接触频率、接触时长、细胞间距离变化等。还可分析荧光信号强度变化、共定位系数等,以揭示细胞动态变化的机制。
应用实例
在细胞生物学研究中,可用于解析细胞分化与发育机制,如通过 GFP 标记 PPARγ,实时记录间充质干细胞向脂肪细胞分化过程中荧光强度的变化和细胞形态的改变。在肿瘤学研究中,可用于评估免疫细胞 - 肿瘤细胞相互作用,如共培养 CFSE 标记的 T 细胞与 GFP 标记的肿瘤细胞,实时记录 T 细胞识别、杀伤肿瘤细胞的全过程。