哥伦比亚大学团队牵头开发出一项革命性的显微镜技术，有望大幅推进三维组织成像，还能大幅降低成本与复杂性。
这项由拉朱·托默教授领导、发表在《自然生物技术》上的研究，推出了一种新光学框架和模块化显微镜配件，让全球实验室和诊所都能用上高分辨率成像技术。
突破三维组织成像的障碍
完整组织的高清三维图像对绘制神经回路、诊断疾病和训练AI系统都至关重要。
然而，传统的成像工具逼得研究人员只能在昂贵的浅景深油浸镜头和便宜但穿透力强的空气镜头之间二选一，但后者一旦碰上用于组织透明化处理的化学试剂，成像就会变模糊。
HySIL的创新之处
Tomer团队搞出的这项创新叫HySIL（混合固液光学），它把简单的曲面固体透镜和专门配好的浸液搭在一起，让这俩能像一套完整的光学系统那样无缝配合。
这么一来，哪怕是便宜的空气透镜，也不用改硬件，就能透过厘米级的组织拍出清晰、高分辨率的图像，而且不管样品咋准备的都不受影响。
为了秀一把这技术，研究人员搞出了SCOPE——一种能直接装到现有光片显微镜上的模块化小装置，还有Super-SCOPE，这是个验证概念的版本，分辨率更高。
这些技术还被集成到一款紧凑型投影式光片显微镜（pLSM）中，这款显微镜是Tomer团队在2024年开发的，现在已经作为SLICE产品上市销售了。
“我们的设计打破了显微镜领域长期以来在性能与普及性之间难以两全的困境，”Tomer解释道。“通过把浸没液变成一种主动光学元件，我们只用了一小部分成本就达到了顶级系统的性能——特别适合资源有限的教学实验室或诊所使用。”
团队和学术伙伴一起，用完整的小鼠、蝾螈和洞穴鱼大脑（用于绘制神经回路）、实验室里培养出来的人脑组织（用于研究疾病和发育过程）以及完整的人类癌症活检组织（用于3D病理分析）展示了pLSM-SCOPE的性能。HySIL用途很广，还能提升其他类型的显微镜，比如共聚焦显微镜和双光子显微镜。
MBF生物科学公司联合创始人兼首席执行官杰克·格拉泽，作为行业合作伙伴，称赞了这项技术的实际影响：“HySIL难得地兼顾了低成本和高性能。把它做成一个可靠的系统，就能让先进成像技术普及到普通实验室。”
过去几十年，分析组织样本基本靠切薄片来看二维图像，但新技术让三维成像变得又便宜又容易实现，这对看清组织的完整结构特别关键。
哥伦比亚大学欧文医学中心病理学与细胞生物学教授哈尼娜·希布舒什强调说：“三维成像能让你看到整个组织的结构，而不只是切面。随着人工智能帮我们分析组织数据的能力越来越强，像pLSM-SCOPE这种不贵的工具就会特别重要。”
研究、医学和AI的变革性突破
这项研究有美国国立卫生研究院的资助，哥伦比亚大学已经为这些技术申请了专利。托默以前在MBF生物科学公司当顾问，好几个合著者也在那儿工作。哥大这边还有勒内·亨教授、克里斯托弗·麦金森教授和玛丽亚·托什教授，外加一个博士后、博士生和研究员的团队。
托默最后说：“拿到高密度的组织尺度图像数据，生物学和医学都会有大变化，因为它们越来越靠精细成像了。”
热门跟贴