低温相关、多模态
成像工作流程

相关光、电子和 X 射线显微镜(CLEXM)

相关光、电子和 X 射线显微镜(CLEXM)将荧光显微镜、软 X 射线断层扫描和电子显微镜整合到同一个非破坏性工作流程中,用于同一个低温保存样本。通过将分子信号与全细胞超微结构和纳米级细节联系起来,CLEXM 提供了跨成像尺度的基本环境。这些内容对于解释完整细胞、组织和类器官 3D 结构中的分子功能至关重要。由于工作流程是非破坏性的,样本可以重新成像和关联,使研究人员能够更加深入和自信地研究疾病机制和治疗效果。

CLEXM 背后的原理

从同一样本获取多模态数据
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低温 CLEXM 确保从同一个玻璃化样本中收集荧光、软 X 射线和电子显微镜数据。这消除了样本间的变异,加强了相关性,并在一个连贯的数据集中为研究人员提供互补的分子、结构和超微结构信息。

跨成像模态的空间配准
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精确的空间配准可以对齐荧光信号、3D SXT 重建和电子显微镜细节。这一原则确保在一种模态中识别的特征可以在另一种模态中精确定位,为在超微结构组织环境中解释分子功能提供信心。

跨空间尺度的整合
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  • 低温 CLEXM 弥合了分子水平细节与更大组织或类器官结构之间的差距。通过整合跨尺度成像,它使研究人员能够将局部分子事件与更广泛的细胞组织和结构联系起来,推进对疾病机制和治疗反应的理解。
天然状态的低温保存
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将样本保持在玻璃化状态可以将超微结构和分子分布保持在接近生理条件的状态。通过仔细管理软 X 射线总光子通量,辐射损伤被最小化,仅在低至个位数埃米分辨率下才变得可见,确保非破坏性成像和可靠的多模态相关性。

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改进的结构功能相关性

低温 CLEXM 直接将荧光的分子信号与 SXT 和 EM 的超微结构环境联系起来。这使研究人员能够在多个组织水平上将生物功能与细胞结构相关联,从而对疾病机制和治疗效果提供更深入的见解。

提高工作流程效率和通量

在同一样本上结合多种成像模态可以简化工作流程,减少试错定位,并在降低样本制备要求的同时最大化数据输出,使先进的多模态成像对研究人员来说更加易于使用和实用。

最小化人工痕迹和样本损失

低温保存和单样本多模态成像大大减少了与化学固定、切片或染色相关的人工痕迹。由于相关性发生在同一个玻璃化样本上,转移过程中的损坏或损失风险最小化,确保更高的数据保真度和可重复性。

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样本玻璃化
荧光显微镜
薄片软 X 射线断层扫描用于环境和定位
将目标薄片变薄成薄片
薄片的低温电子断层扫描

原位薄片

在原位薄片工作流程中,在 TEM 网格上生长的细胞首先被快速冷冻,然后用 SXT-100 的集成荧光显微镜筛选合适的目标。非破坏性 SXT 然后对完整细胞进行 3D 成像,提供必要的全细胞环境并指导感兴趣区域的选择。低温 FIB-SEM 将该区域变薄成约 150 纳米的薄片,在全细胞体积内注册其位置。然后将同一网格直接转移到低温 TEM,在不改变样品架的情况下,生成高分辨率断层图并与 SXT 图像相关,以加强解释。

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高压冷冻
荧光显微镜
大尺寸样品(薄片)的低温提取
将目标薄片变薄成薄片
薄片的低温电子断层扫描

低温提取

在这个工作流程中,通过荧光显微镜筛选含有高压冷冻线虫幼虫的 TEM 网格,以在网格孔中定位分离的荧光幼虫。然后低温 FIB-SEM 切割连续的 6-8 微米厚的横向薄片,将其提取并平放在第二个网格上。每个薄片通过 SXT 成像以识别和注册感兴趣区域。这些区域随后使用低温 FIB-SEM 变薄成薄片并通过低温 TEM 分析。这种方法提高了通量,并通过捕获整个生物体体积,为解释高分辨率断层图提供了宝贵的环境信息。

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高压冷冻
软 X 射线断层扫描
FIB-SEM
TEM

薄网格华夫饼冷冻

细胞可以在带有约 10 微米条的薄电子显微镜(EM)网格上制备,然后使用华夫饼方法进行高压冷冻。这些样本随后可以直接在 SXT-100 中成像,无需额外处理。这种技术对于厚度超过几微米的样本特别有利,因为它们可以受益于高压冷冻提供的增强玻璃化质量。

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与实验室工作流程的整合

SXT 提供了细胞超微结构的确定性原生对比度无偏见见解,不受复杂且易产生人工痕迹的样本制备技术的限制,也不依赖于生物化学未知或信号较弱的荧光标记。这使其非常适合评估全冷冻水合细胞的细胞形态,以及与 FM 和 EM 技术配对。

SXT 可视化全细胞形态,定量捕获复杂的 3D 网络、罕见事件和纳米颗粒分布,以补充高分辨率 EM 数据。

体积成像工作流程

最近开发的 SXT-100 显微镜开启了将这种新技术整合到光学和电子成像工作流程中的可能性。一个典型的 5000 – 10000 µm³ 体积重建可以在大约一小时内获得。FIB 定位和下游电子显微镜可以将分子行为与大尺度结构联系起来。

天然水合样本

低温固定是一种通过在极低温度下冷冻生物样本来快速保存的技术。它对细胞和组织成像特别有价值,因为它以近天然状态保存细胞结构,最大限度地减少了传统固定方法可能导致的固定、脱水或包埋过程造成的损害。单个细胞通常通过快速冷冻进行冷冻,而厚度达 200 μm 的组织样本可以通过高压冷冻,并提取 10 μm 的切片用于 SXT。

进一步分析的见解

SXT-100 使研究人员能够解决细胞生物学中的核心问题,提供关于整个细胞器网络如何在细胞质中空间排列的见解。SXT 数据分析揭示了细胞群体或条件间形态特征的统计变异。可以研究许多关键的细胞过程,如染色质重排、病毒-宿主相互作用、细胞运动、寄生虫生命周期以及淋巴细胞激活和功能。