Une percée dans l’imagerie subcellulaire in vivo à long terme : Étude de la technologie du microscope de champ lumineux à balayage confocal

Contexte de la recherche

L’observation dynamique des cellules à long terme in vivo est essentielle dans l’étude des processus physiopathologiques tels que les réponses immunitaires et les fonctions cérébrales, nécessitant une haute résolution spatio-temporelle et une faible phototoxicité. Les techniques de microscopie confocale existantes éliminent la fluorescence de fond par coupe optique et améliorent le rapport signal/bruit, mais peinent à équilibrer traitement parallèle, résolution et phototoxicité. La microscopie de champ lumineux améliore le traitement parallèle et a une faible phototoxicité, mais présente des lacunes dans l’élimination du fond.

Le “Microscope de champ lumineux à balayage confocal (Confocal Scanning Light-Field Microscopy, CSLFM)” utilise une illumination confocale linéaire étendue axialement et un obturateur roulant pour améliorer la qualité, la vitesse et la faible phototoxicité de l’imagerie tridimensionnelle (3D). Dans l’étude, le CSLFM a atteint une sélectivité directionnelle similaire à celle des microscopes à deux photons, contribuant à décoder les mécanismes neuronaux et permettant d’observer la dynamique subcellulaire dans des environnements optiquement difficiles.

Cet article expliquera en détail l’ensemble du processus de recherche ainsi que ses contributions scientifiques et applicatives en termes de suppression de fond, rapport signal/bruit (SNR) élevé, faible phototoxicité et autres aspects.

Source de l’article et équipe de recherche

Cette étude a été réalisée par un groupe de scientifiques incluant Lu Zhi, Zuo Siqing, Shi Minghui, Fan Jiaqi, Xie Jingyu, Xiao Guihua, Yu Li, Wu Jiamin et Dai Qionghai. L’équipe de recherche provient du Département d’automatisation de l’Université Tsinghua, de l’Institut de recherche avancée en sciences du cerveau et de la cognition, du Laboratoire clé de photographie computationnelle multidimensionnelle et multiscalaire de Pékin, ainsi que de l’IDG/McGovern Brain Science Institute, Zhejiang Hemu Technology, Hangzhou Zhuoxi Institute of Biological and Intelligent Research, Joint Center for Life Sciences of Tsinghua University-Peking University, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Shanghai Artificial Intelligence Laboratory, et du National Research Center for Information Science and Technology de l’Université Tsinghua à Pékin. L’article a été publié dans la revue “Nature Biotechnology”.

Contenu de la recherche

a) Processus de recherche

L’étude comprend 4 étapes principales : conception de la recherche, préparation des échantillons, réalisation des expériences et analyse des données. L’équipe a conçu un système d’illumination confocale linéaire basé sur un obturateur roulant, et a construit deux systèmes CSLFM, inversé et vertical. Les sujets d’expérimentation incluent différentes espèces (souris, drosophiles) et types de tissus. Ils ont mené plusieurs expériences répétées avec la technologie CSLFM, utilisant une illumination laser multicolore en temps réel et une détection de signal pour assurer la haute répétabilité des expériences.

b) Résultats de la recherche

Le CSLFM a été utilisé avec succès pour observer des structures et des dynamiques subcellulaires dans diverses espèces, telles que le transfert de migrasomes dans la rate de souris, la formation de rétractosomes dans le foie de souris et l’imagerie de tension 3D dans les drosophiles. Cette technologie a significativement amélioré le rapport signal/bruit, permettant une imagerie de haute résolution sur une longue période, et obtenant une sélectivité directionnelle des réponses nerveuses similaire à celle des microscopes à deux photons.

c) Conclusion et signification

Le CSLFM offre une solution technique pour une imagerie 3D de haute qualité et à long terme de la dynamique subcellulaire in vivo, utilisant une faible phototoxicité et une haute capacité de traitement de données pour l’observation microscopique, contribuant ainsi au développement de la recherche biomédicale.

d) Points forts de la recherche

Les découvertes importantes de cette étude incluent l’interaction dynamique entre les cellules immunitaires, une nouvelle compréhension des mécanismes de codage neuronal et la technologie innovante CSLFM, démontrant ses avantages et perspectives d’application sans précédent dans le domaine de l’imagerie subcellulaire in vivo.

Valeur et impact de la recherche

Le lancement du CSLFM a grandement avancé la recherche interdisciplinaire dans les sciences de la vie, fournissant des méthodes d’observation plus précises et plus approfondies dans des domaines tels que la biologie cellulaire, les neurosciences et l’immunologie, permettant aux chercheurs d’explorer plus près les véritables processus biologiques.

En outre, l’équipe de recherche a fourni des méthodes expérimentales détaillées, renforçant la transparence et la reproductibilité de la recherche, assurant que cette technologie peut être largement appliquée et vérifiée.