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科研进展

连续超薄切片扫描电镜成像方法研究

发布者:中国科学院生物物理研究所蛋白质科学研究平台 时间:2016年09月07日
(李喜霞、季刚、陈曦*、马宏图*、张建国、丁玮、孙飞、徐伟)

要想获得细胞、乃至组织层面的大尺度三维结构信息,特别是脑计划的相关研究,需依赖体电子显微学技术的发展。该技术主要是对树脂包埋样品进行连续超薄切片后,再对获得的系列电子显微图像进行高分辨率的大尺度三维重构。目前基于连续超薄切片扫描电镜成像方法(SUSSEM)作为新兴的体电子显微学技术具有其独特的优势:研究尺度最大(毫米级),样品可保存,可重复成像,从而使珍贵的样品可以像图书馆里的图书一样反复“查阅”,且科研人员可针对感兴趣的区域分次研究,从而提高了采集效率和灵活性。同时它还能多台SEM并行成像,真正实现高通量。 

线虫作为一种重要的模式生物,有一些针对其局部组织(如神经元、中段、头部等)的三维结构信息,但目前尚未有整条线虫三维重构的相关报道。我们通过发展SUSSEM这种新技术,可以建立一套完整的线虫三维结构数据库,从而更有利于人们揭示细胞凋亡、细胞分化及发育、衰老等方面的分子机制。 

连续超薄切片扫描电镜成像方法研究

图1.连续超薄切片扫描电镜成像方法解决方案 
目前我们利用自主研制不断升级优化的连续切片自动收集装置AUTOCUTS(图1)已成功收集多套完整线虫的连续切片,并建立了针对线虫的切片库(图2)。其中每套切片均达2000张以上,切片大小约为1.5×1mm2,切片厚度约100nm。 


连续超薄切片扫描电镜成像方法研究

图2.线虫连续切片数据库 
利用自动化成像数据采集策略,已成功收集一套完整的线虫扫描电镜背散射图像数据。与自动化所所合作,通过相应的算法,以及Amira、IMOD等软件基本已完成整条线虫的三维重构(图3)。 

连续超薄切片扫描电镜成像方法研究

图3.线虫的三维重构 

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