Покадровая микроскопия - Time-lapse microscopy

Покадровый микроскоп
Конфокальный микроскоп Olympus FluoView FV1000 - NCMIR.jpg
Цейтраферный микроскоп. Прозрачный инкубатор для клеток необходим для сохранения жизни клеток во время наблюдения.
Другие имена(Покадровой) микрокинематограф, (покадровый) видеомикроскоп, покадровая киномикрофотография
ИспользуетНаблюдение за медленными микроскопическими процессами
ИзобретательЖан Командон и другие современники
Похожие материалыПокадровая съемка, Визуализация живых клеток

Покадровая микроскопия является покадровая фотография применительно к микроскопия Последовательности изображений с микроскопа записываются и затем просматриваются с большей скоростью, чтобы получить ускоренное представление микроскопического процесса.

Перед введением видеомагнитофон в 1960-х записи покадровой микроскопии делались на фотопленка.В то время покадровая микроскопия называлась микрокинематография.С ростом использования видеомагнитофонов термин покадровая видеомикроскопия был постепенно принят. Сегодня термин видео все чаще опускается, отражая, что цифровой фотоаппарат используется для записи отдельных кадров изображения вместо видеомагнитофона.

Приложения

Покадровый фильм о разделении раковые клетки, созданный с помощью фазово-контрастный микроскоп.
Деление клеток более 42 часов. Цейтраферный фильм был создан с использованием фазовый микроскоп.
Жан Командон, пионер микрокинематографии, записал этот покадровой фильм в c. 1910 г., используя ультрамикроскоп. В фильме показаны живые спиралевидные сифилис бактерии, перемещающиеся среди эритроцитов лягушки. Обратите внимание на движение вперед-назад, характеризующее форму, вызывающую болезнь.

Покадровая микроскопия может использоваться для наблюдения за любым микроскопическим объектом во времени. Однако его основное использование находится в клеточная биология наблюдать искусственно культивированные клетки. В зависимости от клеточной культуры могут применяться различные методы микроскопии для улучшения характеристик клеток, поскольку большинство клеток прозрачны.[1]

Поэтому для дальнейшего улучшения наблюдений клетки традиционно были окрашенный перед наблюдением. К сожалению, процесс окрашивания убивает клетки. Развитие менее деструктивных методов окрашивания и методов наблюдения за неокрашенными клетками привело к тому, что биологи клетки все чаще наблюдают за живыми клетками. Это известно как визуализация живых клеток. Было разработано несколько инструментов для идентификации и анализа отдельных клеток во время визуализации живых клеток.[2][3][4]

Покадровая микроскопия - это метод, который расширяет возможности визуализации живых клеток от одного наблюдения во времени до наблюдения за клеточной динамикой в ​​течение длительных периодов времени.[5][6] Покадровая микроскопия в основном используется в исследованиях, но в клинических условиях ЭКО клиники, поскольку исследования доказали, что это увеличивает частоту беременностей, снижает частоту абортов и прогнозирует анеуплоидия[7][8]

Современные подходы расширяют возможности наблюдения с помощью покадровой микроскопии за пределы киносъемки клеточной динамики. Традиционно клетки наблюдали в микроскоп и измеряли в цитометр Эта граница все более размывается по мере того, как цитометрические методы интегрируются с методами визуализации для мониторинга и измерения динамической активности клеток и субклеточный конструкции.[5]

История

Один из микрокинематографов, использовавшихся в Институте Марей в конце 19 века.

Сырные клещи Мартина Дункана 1903 года - один из самых ранних микрокинематографических фильмов.[9] Однако раннее развитие научной микрокинематографии произошло в Париже. Первый цейтраферный микроскоп был собран в конце 1890-х годов в Институте Марей, основанном пионером хронофотография, Этьен-Жюль Марей.[10][11][12] Однако было Жан Командон кто сделал первый значительный научный вклад примерно в 1910 году.[13][14]

Командон был обученным микробиологом, специализирующимся на сифилис исследования. Виктор Анри микрокинематографическая работа над Броуновское движение,[15][16][17] он использовал недавно изобретенный ультрамикроскоп изучить движения бактерии сифилиса.[18]В то время ультрамикроскоп был единственным микроскопом, в котором были видны тонкие спиралевидные бактерии. С помощью огромной кинокамеры, прикрепленной болтами к хрупкому микроскопу, он визуально продемонстрировал, что движение болезнетворных бактерий уникально отличается от движения нездоровых Фильмы Командона сыграли важную роль в обучении врачей различению этих двух форм.[19][20]

Обширная новаторская работа Командона вдохновила других на использование микрокинематографии. Гениц Розенбергер создает микрокинематограф в середине 1920-х гг. В сотрудничестве с Алексис Каррел, они использовали устройство для дальнейшего развития Карреля методы культивирования клеток.[21] Аналогичную работу провел Уоррен Льюис.[22]

Во время Второй мировой войны Carl Zeiss AG выпустила первый фазово-контрастный микроскоп С помощью этого нового микроскопа клеточные детали впервые можно было наблюдать без использования смертоносных пятен.[1]Проведя несколько первых покадровых экспериментов с курицей фибробласты и фазово-контрастный микроскоп,Майкл Аберкромби описал основу нашего нынешнего понимания миграция клеток в 1953 г.[23][24]

С широким внедрением цифровая камера В начале этого столетия покадровая микроскопия стала значительно более доступной, и в настоящее время ее количество в научных публикациях неуклонно растет.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Фазово-контрастный микроскоп». Nobel Media AB.
  2. ^ Стилианиду, Стелла; Бреннан, Коннор; Nissen, Silas B .; Kuwada, Nathan J .; Виггинс, Пол А. (29 августа 2016 г.). «SuperSegger: надежная сегментация изображений, анализ и отслеживание происхождения бактериальных клеток» (PDF). Молекулярная микробиология. 102 (4): 690–700. Дои:10.1111 / mmi.13486. PMID  27569113. S2CID  10684951.
  3. ^ Янг, Джонатан В .; Локк, Джеймс С. У .; Алтынок, Алфан; Розенфельд, Ницан; Бакарян, Тигран; Свейн, Питер С .; Мьолснесс, Эрик; Эловиц, Майкл Б. (15 декабря 2011 г.). «Измерение динамики экспрессии генов одноклеточных бактерий с помощью покадровой флуоресцентной микроскопии». Протоколы природы. 7 (1): 80–88. Дои:10.1038 / nprot.2011.432. ЧВК  4161363. PMID  22179594.
  4. ^ Merouane, Amine; Рей-Вилламисар, Николас; Лу, Янбинь; Ляди, Иван; Ромен, Габриель; Лу, Дженнифер; Сингх, Харджит; Купер, Лоуренс Дж. Н .; Варадараджан, Навин; Ройзам, Бадринатх (01.10.2015). «Автоматизированное профилирование индивидуальных взаимодействий клетки с клеткой с помощью высокопроизводительной покадровой микроскопии изображений в решетках с нанолунками (TIMING)». Биоинформатика. 31 (19): 3189–3197. Дои:10.1093 / биоинформатика / btv355. ISSN  1367-4803. ЧВК  4693004. PMID  26059718.
  5. ^ а б c Coutu, D. L .; Шредер, Т. (2013). «Исследование клеточных процессов с помощью долгосрочной живой визуализации - исторические проблемы и текущие решения». Журнал клеточной науки. 126 (Pt 17): 3805–15. Дои:10.1242 / jcs.118349. PMID  23943879.
  6. ^ Ландекер, Х. (2009). «Увидеть вещи: от микрокинематографии до визуализации живых клеток». Природные методы. 6 (10): 707–709. Дои:10.1038 / nmeth1009-707. PMID  19953685. S2CID  6521488.
  7. ^ Meseguer, M .; Rubio, I .; Cruz, M .; Basile, N .; Marcos, J .; Рекена, А. (2012). «Инкубация и отбор эмбрионов в системе покадрового мониторинга улучшает исход беременности по сравнению со стандартным инкубатором: ретроспективное когортное исследование». Фертильность и бесплодие. 98 (6): 1481–1489.e10. Дои:10.1016 / j.fertnstert.2012.08.016. PMID  22975113.
  8. ^ Кэмпбелл, А .; Fishel, S .; Bowman, N .; Даффи, S .; Седлер, М .; Хикман, К. Ф. Л. (2013). «Моделирование классификации риска анеуплоидии у человеческих эмбрионов с использованием неинвазивной морфокинетики». Репродуктивная биомедицина онлайн. 26 (5): 477–485. Дои:10.1016 / j.rbmo.2013.02.006. PMID  23518033.
  9. ^ Рорер, Финло. «Сырные клещи и прочие чудеса». Журнал BBC News. Получено 2011-04-24.
  10. ^ Талбот, Фредерик А. (1913). Практическая кинематография и ее приложения. В. Хайнеманн. ПР  7220960M.
  11. ^ "Le cinéma au service de la science". Institut national de l'audiovisuel. Получено 2013-01-09.
  12. ^ Ландекер, Ханна (2006). «Микрокинематография и история науки и кино». Исида. 97: 121–132. Дои:10.1086/501105.
  13. ^ "Жан Командон (1877-1970)". Institut Pasteur. Архивировано из оригинал на 2014-12-05.
  14. ^ «МИКРОБЫ, ЗАХВАТЫВАЕМЫЕ В ДЕЙСТВИИ; Движущиеся их изображения - отличный помощник в медицинских исследованиях». Нью-Йорк Таймс. 31 октября 1909 г.
  15. ^ Бигг, Шарлотта (2011). «Глава 6: Визуальная история кривых броуновского движения Жана Перрина» (PDF). В Дастоне, Лотарингия; Лунбек, Элизабет (ред.). Истории научного наблюдения. Издательство Чикагского университета.[постоянная мертвая ссылка ]
  16. ^ Бигг, Шарлотта (2008). «Очевидные атомы: визуальность в исследовании Броуновского движения Жана Перрина» (PDF). Исследования по истории и философии науки Часть A. 39 (3): 312–322. Дои:10.1016 / я.шпса.2008.06.003.[постоянная мертвая ссылка ]
  17. ^ Анри, Виктор (1908). "Этюд кинематографического движения браунов". Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (146): 1024–1026.
  18. ^ Ландекер, Ханна (2005). «Клеточные особенности: микрокинематография и теория кино». Критический запрос. 31 (4): 903–937. Дои:10.1086/444519.
  19. ^ Бейли, Х. В. (1910). «Демонстрация под ультрамикроскопом живой Treponema pallidum и различных спирохет». Труды Королевского медицинского общества. 3 (Clin Sect): 3–6. Дои:10.1177/003591571000300202. ЧВК  1961544. PMID  19974144.
  20. ^ Roux, P .; Münter, S .; Frischknecht, F .; Herbomel, P .; Шорте, С. Л. (2004). «Сосредоточение света на инфекции в четырех измерениях». Клеточная микробиология. 6 (4): 333–343. Дои:10.1111 / j.1462-5822.2004.00374.x. PMID  15009025. S2CID  12228598.
  21. ^ Розенбергер, Хайнц (1929). «Микрокинематография в медицинских исследованиях». J Dent Res. 9 (3): 343–352. Дои:10.1177/00220345290090030501. S2CID  71952151.
  22. ^ "Документы Уоррена Х. (Уоррена Хармона) Льюиса, ок. 1913-1964". Американское философское общество. Получено 2011-04-24.
  23. ^ Хойос-Флайт, Моника. «Веха 2: вехи природы в цитоскелете». Издательская группа "Природа".
  24. ^ Abercrombie, M .; Хейсман, Дж. Э. (1953). «Наблюдения за социальным поведением клеток в культуре тканей. I. Скорость движения фибробластов сердца цыплят по отношению к их взаимным контактам». Экспериментальные исследования клеток. 5 (1): 111–131. Дои:10.1016/0014-4827(53)90098-6. PMID  13083622.

внешняя ссылка

Исторические пленки для покадровой микроскопии