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清華團隊研發全球第一個三維成像顯微鏡,多項成果實作「世界首次」

2024-09-14科學

9 月 14 日訊息,清華大學官方公眾號今天(9 月 14 日)釋出博文,宣布成功研制全球第一個三維成像介觀活體超級顯微鏡 RUSH3D,可以「看穿」大腦, 首次全景式記錄大規模細胞間互動行為。

RUSH3D 介紹

該儀器具有跨空間和時間的多尺度成像能力,填補了當前國際範圍內對哺乳動物介觀尺度活體三維觀測的空白,為揭示神經、腫瘤、免疫新現象和新機理提供了新的「殺手鐧」,使中國生命科學家、醫學家能夠率先使用中國自主高端儀器裝置來解決重大基礎研究問題。

研究團隊介紹,在兼具厘米級三維視場與亞細胞分辨率的同時,該儀器能以 20Hz 的高速三維成像速度實作長達數十小時的連續低光毒性觀測。

相比當前市場上最先進的商業化熒光顯微鏡,該儀器在同樣分辨率下的成像視場面積提升近百倍,三維成像速度提升數十倍,有效觀測時長提升上百倍。

計畫成果

目前,研究團隊利用 RUSH3D 系統在腦科學、免疫學、醫學與藥學等多學科產出一系列成果,實作了多個「世界首次」:

首次在活體小鼠上以單細胞分辨率實作了覆蓋大腦皮層 2/3 層的高速長時程三維觀測,捕捉了多感官刺激下皮層各腦區的各異性響應模式,能夠連續多天以單神經元精度追蹤大規模神經響應 首次觀測到急性腦損傷後多腦區的免疫反應,發現大量嗜中性球從非血管區域往腦內的遷移與回流過程 首次在小鼠免疫反應過程中同時觀測到了淋巴結內多個生發中心的形成過程,以及 T 細胞在不同生發中心之間的遷移現象。

團隊介紹

該團隊由中國工程院院士、清華大學自動化系教授戴瓊海帶領,自 2013 年起率先開展介觀活體顯微成像領域研究。

圖源:清華大學公眾號計畫意義

研究團隊負責人表示,該儀器的研制與產業化填補了對復雜生命現象介觀尺度活體觀測的空白,標誌著中國在活體介觀顯微成像領域持續引領國際發展,極大提升了中國高端科研儀器的研究和套用水平,為人類探索生命奧秘開啟了新的維度。

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