Luz

Communications Biology volume 6, Número do artigo: 502 (2023) Citar este artigo

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A microscopia de fluorescência de folha de luz transformou nossa capacidade de visualizar e medir quantitativamente processos biológicos rapidamente e por longos períodos de tempo. Nesta revisão, discutimos os desenvolvimentos atuais e futuros em microscopia de fluorescência de folha de luz que esperamos expandir ainda mais suas capacidades. Isso inclui esquemas de imagem inteligentes e adaptativos para superar as compensações tradicionais de imagem, ou seja, resolução espaço-temporal, campo de visão e saúde da amostra. Na microscopia inteligente, um microscópio decidirá autonomamente onde, quando, o quê e como obter a imagem. Avaliamos ainda como as técnicas de restauração de imagem fornecem caminhos para superar essas compensações e como os microscópios de folha de luz "abertos" podem permitir imagens multimodais com alto rendimento. Como tal, prevemos que a microscopia de folha de luz desempenhará um papel importante na imagem biomédica e clínica no futuro.

Nas últimas décadas, os microscópios nos forneceram informações valiosas sobre como os processos biológicos são organizados no espaço e no tempo. Uma inovação central tem sido a marcação seletiva de proteínas e lipídios com marcadores fluorescentes1,2, permitindo técnicas de microscopia fluorescente, como microscopia de fluorescência de folha de luz (ou microscopia de folha de luz para abreviar)3. A microscopia de folha de luz nos permite visualizar, quantificar e rastrear dinamicamente os componentes estruturais in vivo4,5,6 e in vitro7,8,9. Os fundamentos da microscopia de folha de luz são abordados em várias revisões10,11,12,13,14,15,16,17,18,19, mas em resumo, ela se baseia em uma separação ortogonal do caminho de iluminação e detecção, permitindo seleção seletiva iluminação de todo um plano de imagem e detecção simultânea de campo amplo (Fig. 1a).

a Microscopia de folha de luz tradicional, como a Microscopia de Iluminação de Plano Seletivo de três objetivas (SPIM) depende de um arranjo ortogonal da iluminação (azul; objetivos de iluminação IL1 e IL2) e detecção (verde; objetivo de detecção DO). Isso garante que a resolução axial da imagem seja governada principalmente pela espessura da folha de luz (azul), permitindo a geração de imagens em amostras grandes com detecção de campo amplo (verde) e bom corte óptico. Para adquirir um volume 3D, a amostra é escaneada ao longo do eixo de detecção movendo a própria amostra ou escaneando a folha de luz junto com a objetiva no caminho de detecção. b-d Os principais exemplos de imagens com folhas de luz incluem imagens contínuas e de longo prazo de processos de desenvolvimento em embriões de camundongos e peixes-zebra e imagens de tecidos limpos com resolução subcelular. b Katie McDole et al.4 caracterizou os movimentos celulares envolvidos no desenvolvimento do camundongo desde a fase inicial (E6.5) até os estágios de somito (E8.5) por meio de imagens de um embrião de camundongo expressando CAGTAG1 com um marcador de histona (H2B-eGFP) por mais de 44 h. Barra de escala: 100 μm. c Projeções selecionadas de imagens multiview5 (três ângulos) da vasculatura embrionária crescente do peixe-zebra marcada com o marcador vascular fluorescente (Tg(kdrl:EGFP), ciano) e o marcador de glóbulos vermelhos (Tg(GATA1a:dsRed), magenta) , fotografado de 20 h pós-fertilização (hpf) a 86 hpf. Barra de escala: 500 μm d Adam Glaser et al.37 realizaram imagens em grande escala de uma fatia expandida de rim de 3,2 cm × 2,1 cm de tamanho e 1 mm de espessura. As regiões de interesse de alta resolução revelaram a morfologia dos glomérulos (barra de escala: 40 μm), vasos (barra de escala: 80 μm) e túbulos (barra de escala: 50 μm). A resolução aumentada devido à expansão foi ainda demonstrada com um zoom multicanal de tecido com contraste DAPI (barras de escala: 100 μm [superior] e 20 μm [inferior]). As barras de escala indicam assim as dimensões do tecido nativo não expandido. O painel b foi adaptado com permissão de Katie McDole et al. (2018)4. Painel c adaptado de Daetwyler et al. (2019)5. Painel d adaptado de Glaser et al. (2019)37.