正交光刃的胚胎温柔刀:施泰尔策与选择性光片照明显微镜(SPIM)
2004 年 8月13日 · 光片显微镜正交物镜架、柱面聚焦透镜(Cylindrical Lens)与 FEP 样品悬挂管
你知道吗?
既然只看这一层,何必去照耀整个世界?正交切出的微米光刃,收敛了所有多余的暴烈激光,给娇嫩发育中的生命留下了最慈悲的暗夜庇护。
发育生物学家曾面临一个长达半个世纪的残酷伦理困境:要想搞清楚果蝇或斑马鱼胚胎是如何从受精卵一步步发育成复杂活体的,就必须用激光连续拍摄几十个小时;然而任何传统显微镜只要开始扫描,整颗胚胎的上下层组织就会被强激光反反复复烤焦,未等器官长成就已夭折。
2004年,欧洲分子生物学实验室(EMBL)的恩斯特·施泰尔策(Ernst Stelzer)与胡伊斯肯(Jan Huisken)颠覆了沿用数百年的同轴物镜结构,制造出第一台选择性平面照明显微镜(SPIM)。他们将样品用低熔点琼脂糖悬浮在特制透明套管中,一侧物镜通过柱面透镜打出一束极其薄削、仅有几微米厚度的“激光刀片(Light-Sheet)”,而收集荧光的检测物镜则以90度完全正交的角度垂直对准该薄层。
这种正交几何构型意味着:相机在任一瞬间拍到的焦平面,就是激光唯一照亮的截面!焦外未拍摄区域全处于静谧黑暗中,毫无光毒性。科学家得以在数天时间里以近百帧每秒的速度,无损目睹斑马鱼跳动的心脏与神经系统发育的完整史诗。