随着组织透明化技术的兴起，光片荧光显微镜成为了炙手可热的研究工具，这一技术的革新正在改变我们探索生命科学的方式。
蔡司激光片层扫描显微系统Lightsheet 7（查看更多）（以下简称蔡司Lightsheet 7）是基于激光片层照射和相机快速面成像原理的高端光学切面显微成像设备，以更高稳定性，更低光毒性、更灵活的上样方式实现快速透明化大样品和活体的成像。结合端到端的科学图像分析软件蔡司 arivis Pro（查看更多）可获得更多可靠的定量分析。
大组织、厚样本
难点：
传统显微镜的成像深度有限，在神经环路、血管排布、肿瘤迁移以及硬组织器官的研究中尤为明显，难以在宏观尺度上实现原位3D快速成像。
解决思路：
组织透明化技术可以将大组织或器官达到生物光学透明状态，降低光散射和光吸收以增加成像深度。蔡司Lightsheet 7配备的透明化物镜可实现常用的透明化方法折射率的全覆盖（RI=1.33-1.58），大样品仓可对透明化的大脑、肺、肝、肾等全器官的成像。
▲ 蔡司Lightsheet 7可以兼容从水性、水凝胶到油性的透明化方法
低光毒 高稳定
难点：
类器官与来源组织和器官在结构、组成和功能上，具有高度的相似性，这使其成为近年来备受关注的体外模型。然而，由于传统显微镜在光毒性、成像深度以及维持培养环境方面存在限制，这使得对类器官的研究面临一定的挑战。
解决思路：
蔡司Lightsheet 7的片层照明激发降低光毒性，高性能的相机提供更高量子效率和高时间分辨率，类似培养箱的箱体式的设计能提供更稳定的环境,使得类器官在边培养发育的状态下边成像。如下图所示，长时间发育的类器官形态的动态成像[1]。
▲三维类器官的最大强度投影成像。H2B-eGFP (品红) 、Rosa26-nTnG (灰色)和 LifeAct-mCherry (绿色)
多种尺度 “一镜到位”
难点：
若进行细胞的成像，我们通常使用宽场或者共聚焦显微镜；若想要对长时间发育的类器官进行快速成像，则活细胞成像仪是首选；若涉及小鼠整个器官的成像，则会选用双光子显微镜。由此可见，针对不同尺度的样品成像需求，从微观到宏观，往往需要选用多种适合的成像设备来满足研究要求。
解决思路：
蔡司Lightsheet 7可呈现从高分辨率细胞球到成年小鼠全脑的全尺度成像，可实现从活体胚胎发育到透明化大样品的多种状态成像，还可实现从植物到昆虫再到小哺乳动物器官的多物种成像，可谓真正做到“一机多用”、“一镜到位”。
▲幼体斑马鱼外周循环中检测到外泌体（左）[2]的到成熟小鼠全脑血管（右）的成像，蔡司光片显微镜实现从高分辨率的细胞囊泡到大尺度器官的横跨
上样简便 快速操作
难点：
在市面上，大多数光片显微镜需要手动上样。当遇到体积较大的样品时，远离检测物镜的部分样品 ，则难以获得清晰的信号。此时，通常需要手动调整样品的角度来优化成像质量，这一过程操作起来相当繁琐。
解决思路：
蔡司Lightsheet 7拥有智能化的smart sample holder,以视频的方式更直观的演示自动上样，便于操作。蔡司Lightsheet 7的样品还可以360°自转，使用multiview功能实现多角度融合成像，加大成像深度。
由于光片成像的特殊性，对于植物根的发育研究也有更大的便利性，包埋在琼脂里的根垂直地面，还原正常生长状态，排除向地性干扰。
▲人肝类器官的multiview多角度融合成像的最大强度投影[3]
多维大数据分析
难点：
光片显微镜产生的数据量通常相当庞大，这对工作站的性能提出了更高的要求。因此，如何使用成本效益更高的工作站去有效处理光片显微镜日益增长的数据，甚至实现科研工作者普通的电脑也可以轻松进行数据的分析，成为了一个迫切需要解决的问题。
解决思路：
在工作站无需顶级的内存配置下，蔡司专业的数据分析软件蔡司 arivis Pro便可以对光片显微镜所产生的TB级别大数据轻松进行提取分割、定量分析，真正实现从渲染图像到定量结果的全流程产出。无论是简单的细胞分析、细胞谱系追踪、神经追踪、还是大视野拼接、大数据体积融合，均可实现。软件内置有简单易用的sample pipeline，参数稍作修改即可一键分析。
▲蔡司的arivis Pro使用Allen Brain Atlas作为标签图像导入，在BigWarp中完成弹性图像配准，可对不同脑区的细胞定量
总结
光片显微镜揭开了生命科学的神秘面纱，让我们得以窥见生命的深层奥秘。蔡司Lightsheet 7一镜在手，在多种应用场景下“该出手时就出手”，轻松捕捉绝美瞬间。作为光学科技的先驱，蔡司将持续为生命科学带来前所未有的洞察力，助力科学家们更深入地探索未知，不断推动科学界向更高峰迈进。
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参考文献
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