stringtranslate.com

Покадровая микроскопия

Таймлапс-микроскопия — это покадровая фотография, применяемая в микроскопии . Последовательность изображений микроскопа записывается, а затем просматривается с большей скоростью, чтобы получить ускоренное представление о микроскопическом процессе.

До появления видеомагнитофонов в 1960-х годах записи покадровой микроскопии делались на фотопленке . В этот период покадровая микроскопия называлась микрокинематографией . С ростом использования видеорегистраторов постепенно стал применяться термин покадровая видеомикроскопия . Сегодня от термина «видео» все чаще отказываются, поскольку для записи отдельных кадров изображения используется цифровая фотокамера , а не видеомагнитофон.

Приложения

Покадровую микроскопию можно использовать для наблюдения за любым микроскопическим объектом во времени. Однако его основное применение — в клеточной биологии для наблюдения за искусственно культивируемыми клетками . В зависимости от культуры клеток можно применять различные методы микроскопии для улучшения характеристик клеток, поскольку большинство клеток прозрачны. [1]

Поэтому для дальнейшего улучшения наблюдения клетки традиционно окрашивали перед наблюдением. К сожалению, процесс окрашивания убивает клетки. Развитие менее разрушительных методов окрашивания и методов наблюдения за неокрашенными клетками привело к тому, что клеточные биологи 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 единичного наблюдения во времени до наблюдения клеточной динамики в течение длительных периодов времени. [5] [6] Покадровая микроскопия в основном используется в научных исследованиях, но также применяется и в клиниках ЭКО , поскольку исследования доказали, что она увеличивает частоту наступления беременности, снижает частоту абортов и прогнозирует анеуплоидию [7] [8]

Современные подходы еще больше расширяют возможности покадровой микроскопии за пределы создания фильмов о клеточной динамике. Традиционно клетки наблюдают в микроскоп и измеряют с помощью цитометра . Эта граница все больше размывается по мере того, как цитометрические методы интегрируются с методами визуализации для мониторинга и измерения динамической активности клеток и субклеточных структур. [5]

История

Один из микрокинематографов, использовавшихся в Институте Марея в конце XIX века.

«Сырные клещи» Мартина Дункана 1903 года — один из первых микрокинематографических фильмов. [9] Однако раннее развитие научной микрокинематографии произошло в Париже. Первый зарегистрированный микроскоп для замедленной съемки был собран в конце 1890-х годов в Институте Маре ,основанном пионером хронофотографии Этьеном -Жюлем Маре . [10] [11] [12] Однако именно Жан Командон внес первый значительный научный вклад примерно в 1910 году. [13] [14]

Командон был дипломированным микробиологом, специализировавшимся на исследованиях сифилиса . Вдохновленный микрокинематографической работой Виктора Анри о броуновском движении , [15] [16] [17] он использовал недавно изобретенный ультрамикроскоп для изучения движения бактерий сифилиса . [18] В то время ультрамикроскоп был единственным микроскопом, в котором можно было увидеть тонкие спиралевидные бактерии. Используя огромную кинокамеру, прикрепленную к хрупкому микроскопу, он наглядно продемонстрировал, что движение болезнетворных бактерий однозначно отличается от движения неболезненных форм. Фильмы Командона сыграли важную роль в обучении врачей различать эти две формы. [19] [20]

Обширная новаторская работа Командона вдохновила других на освоение микрокинематографии. Хениц Розенбергер строит микрокинематограф в середине 1920-х годов. В сотрудничестве с Алексисом Каррелом они использовали устройство для дальнейшей разработки методов культивирования клеток Каррела . [21] Аналогичную работу провел Уоррен Льюис. [22]

Во время Второй мировой войны компания Carl Zeiss AG выпустила на рынок первый фазово-контрастный микроскоп . С помощью этого нового микроскопа впервые можно было наблюдать детали клеток без использования смертельных красителей. [1] Проведя некоторые из первых покадровых экспериментов с куриными фибробластами и фазово-контрастным микроскопом, Майкл Аберкромби описал основу нашего нынешнего понимания миграции клеток в 1953 году . [23] [24]

С широким внедрением цифровых камер в начале этого столетия покадровая микроскопия стала значительно более доступной, и в настоящее время она переживает непредвиденный рост научных публикаций. [5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Фазово-контрастный микроскоп». Нобель Медиа АБ.
  2. ^ Стилианиду, Стелла; Бреннан, Коннор; Ниссен, Сайлас Б.; Кувада, Натан Дж.; 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 CW; Алтынок, Альфан; Розенфельд, Ницан; Бакарян, Тигран; Суэйн, Питер С.; Мьёлснесс, Эрик; Еловиц, Майкл Б. (15 декабря 2011 г.). «Измерение динамики экспрессии генов в отдельных клетках у бактерий с помощью флуоресцентной покадровой микроскопии». Протоколы природы . 7 (1): 80–88. дои : 10.1038/nprot.2011.432. ПМК 4161363 . ПМИД  22179594. 
  4. ^ Меруан, Амин; Рей-Вильямисар, Николас; Лу, Янбинь; Ляди, Иван; Ромен, Габриэль; Лу, Дженнифер; Сингх, Харджит; Купер, Лоуренс Дж. Н.; Варадараджан, Навин; Ройсам, Бадринатх (01 октября 2015 г.). «Автоматическое профилирование индивидуальных межклеточных взаимодействий с помощью высокопроизводительной покадровой микроскопии в сетках нанолунок (TIMING)». Биоинформатика . 31 (19): 3189–3197. doi : 10.1093/биоинформатика/btv355. ISSN  1367-4803. ПМК 4693004 . ПМИД  26059718. 
  5. ^ abc Коуту, DL; Шредер, Т. (2013). «Изучение клеточных процессов с помощью долгосрочных изображений в реальном времени - исторические проблемы и текущие решения». Журнал клеточной науки . 126 (Часть 17): 3805–15. дои : 10.1242/jcs.118349 . ПМИД  23943879.
  6. ^ Ландекер, Х. (2009). «Видеть вещи: от микрокинематографии к визуализации живых клеток». Природные методы . 6 (10): 707–709. дои : 10.1038/nmeth1009-707. PMID  19953685. S2CID  6521488.
  7. ^ Месегер, М.; Рубио, И.; Круз, М.; Базиль, Н.; Маркос, Дж.; 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. doi : 10.1016/j.fertnstert.2012.08.016 . ПМИД  22975113.
  8. ^ Кэмпбелл, А.; Фишель, С.; Боуман, Н.; Даффи, С.; Седлер, М.; Хикман, КФЛ (2013). «Моделирование классификации риска анеуплоидии у эмбрионов человека с использованием неинвазивной морфокинетики». Репродуктивная биомедицина онлайн . 26 (5): 477–485. дои : 10.1016/j.rbmo.2013.02.006 . ПМИД  23518033.
  9. ^ Рорер, Финло. «Сырные клещи и другие чудеса». Журнал BBC News . Проверено 24 апреля 2011 г.
  10. ^ Талбот, Фредерик А. (1913). Практическая кинематография и ее приложения . В. Хайнеманн. ОЛ  7220960М.
  11. ^ "Кино на службе науки" . Национальный институт аудиовизуального искусства . Проверено 9 января 2013 г.
  12. ^ Ландекер, Ханна (2006). «Микрокинематография и история науки и кино». Исида . 97 : 121–132. дои : 10.1086/501105. S2CID  144554305.
  13. ^ "Жан Командон (1877-1970)" . Институт Пастера. Архивировано из оригинала 5 декабря 2014 г.
  14. ^ «МИКРОБЫ В ДЕЙСТВИИ; Их движущиеся изображения - большая помощь в медицинских исследованиях» . Нью-Йорк Таймс . 31 октября 1909 года.
  15. ^ Бигг, Шарлотта (2011). «Глава 6: Визуальная история кривых броуновского движения Жана Перрена» (PDF) . В Дастоне, Лоррейн; Лунбек, Элизабет (ред.). Истории научных наблюдений . Издательство Чикагского университета.[ постоянная мертвая ссылка ]
  16. ^ Бигг, Шарлотта (2008). «Очевидные атомы: визуальность в исследовании броуновского движения Жана Перрена» (PDF) . Исследования по истории и философии науки. Часть А. 39 (3): 312–322. дои :10.1016/j.shpsa.2008.06.003.[ постоянная мертвая ссылка ]
  17. ^ Анри, Виктор (1908). «Кинематографический этюд коричневых движений». 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. S2CID  162894152.
  19. ^ Бэйли, HW (1910). «Демонстрация с помощью ультрамикроскопа живых бледных трепонем и различных спирохет». Труды Королевского медицинского общества . 3 (Секта Клин): 3–6. дои : 10.1177/003591571000300202. ЧВК 1961544 . ПМИД  19974144. 
  20. ^ Ру, П.; Мюнтер, С.; Фришкнехт, Ф.; Гербомель, П.; Шорте, СЛ (2004). «Фокусирование внимания 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». Джей Дент Рес . 9 (3): 343–352. дои : 10.1177/00220345290090030501. S2CID  71952151.
  22. ^ "Документы Уоррена Х. (Уоррена Хармона) Льюиса, около 1913-1964" . Американское философское общество . Проверено 24 апреля 2011 г.
  23. ^ Ойос-Флайт, Моника. «Веха 2: Природные вехи в цитоскелете». Издательская группа «Природа».
  24. ^ Аберкромби, М.; Хейсман, Дж. Э. (1953). «Наблюдения за социальным поведением клеток в культуре тканей. I. Скорость движения фибробластов сердца кур в зависимости от их взаимных контактов». Экспериментальные исследования клеток . 5 (1): 111–131. дои : 10.1016/0014-4827(53)90098-6. ПМИД  13083622.

Внешние ссылки

Исторические фильмы, снятые с помощью покадровой микроскопии