请介绍一下您的科学职业生涯和您在显微镜领域的经验。
我的科学背景是化学和物理的交叉学科,最终获得了纳米尺度材料科学博士学位。然后,在博士后期间,我有机会继续进行多种不同类型的成像工作,如光学显微镜、扫描探针显微镜,甚至接触电子显微镜。成像一直是我科学兴趣的核心部分,我所从事的所有项目都涉及大量的科学成像开发工作。在那段时间里,我发现我的兴趣更多地在于成像的技术和工程方面,这促使我寻找一份具有相关成分的工作。核心设施是每天都能接触许多不同成像技术的理想场所,同时也让我面临参与生命科学研究的挑战,每天从应用研究的角度学习。
“成像一直是我科学兴趣的核心部分。”
您在苏黎世联邦理工学院 D-BBSE 单细胞设施中的当前角色是什么,该设施是如何组织的?
在这里,在Thomas Horn 博士领导、位于巴塞尔的单细胞设施中,我负责不同设备上的日常显微镜任务,从培训和辅助采集到维护、质量控制和定制。在生物系统科学与工程系,我们有各种各样的应用导向研究,这也得益于与制药行业当地合作伙伴的众多合作。虽然一切都围绕新颖的生物学展开,但实验方法可以从单细胞和亚细胞过程到大型类器官或组织外植体不等。这种多样性使我们的同时工作非常有趣和具有挑战性,因为设施必须涵盖优化成像实验的不同细微差别。
我们设施的总体理念是,如果可能的话,培训用户具备成像意识,并能够自主优化他们的成像实验。简而言之,目标是让每个人都了解他们可以做出哪些选择,以及这些选择将如何影响他们的成像和生物学。达到这种成熟度水平通常是一个(迭代)过程,在某些情况下由于受训者可用的时间有限而不可行。在这种情况下,我们尝试以对用户和我们来说都最省时的方式优化流程。在设施内,我们有几位具有互补背景的工作人员,显微镜是重叠的方面。这样,我们在成像的各个方面都拥有内部专业知识,从细胞生物学(例如样本制备)到光学和工程(例如采集、定制)再到图像处理和分析。显然,所有方面都是相互关联的,在这样一个多元化的团队中,我们也不断地相互学习。
“我们员工专业知识的互补性很重要,因为我们的用户也具有同样多样化的背景。”
我们在设施中强调的另一个重要方面是将适当的显微镜模式与当前的实验问题相匹配。如果您从更简单的宽场采集开始,并仅在科学项目和目标成熟时才转向更复杂或高端的显微镜模式,那么典型的测试–学习–改进实验反馈会更快。
“我们教导用户随着项目成熟适当地提升成像复杂度,从宽场到超分辨率”
您是如何决定购买 CrestOptics X-Light V3 转盘共聚焦的,哪些应用正在从中受益?
大约一年半前,在评估了我们的用户需求后,我们决定扩大倒置转盘共聚焦的容量。事实证明,我们需要更多高通量共聚焦容量和一个可优化用于长期实验的系统。当时,我们仅仅受限于可以提供的实验时段数量,特别是对于多天的活细胞实验,观察细胞增殖、细胞命运或信号动态。
除此之外,我们在部门中,也在整个生命科学领域,经历了从实验中获取更多数据的需求不断增长,对成像采用更多筛选类型方法。满足这些需求的一种方式是拥有一个具有大视场的灵活快速系统,这正是 CrestOptics X-Light V3 提供的功能类型。当我们有机会测试 CrestOptics X-Light V3 时,我们对其性能非常满意;有了更大的视场,我们可以在相同时间内捕获更多样本,并且它允许我们做许多在其他地方无法做的事情(例如,轻松从宽场切换到共聚焦)。
“我们想要达到的主要目标是拥有一个高通量转盘共聚焦系统,而 CrestOptics X-Light V3 在很大程度上满足了我们的需求。”
哪些应用正在从 X-Light V3 转盘共聚焦中受益?
我们计划在 CrestOptics 系统上运行的一些主要成像应用是那些以迭代、顺序方式多重化空间分辨荧光读数的应用(例如,4i 或 seqFISH 协议)。我们在 CrestOptics 转盘共聚焦上的初步测试效果非常好,我们还可以受益于其宽场和共聚焦模式之间的轻松切换。除此之外,我们广泛利用 NIS-Elements 软件(由Nikon提供)中包含的 JOBS 脚本功能来自动化许多流程。例如,我们在成像脚本中整合了所需的泵和多流体外围设备,以设计实验并最小化采集过程中的外部影响
值得注意的是,转盘共聚焦中引入发射光阑是 CrestOptics X-Light V3 的一个特殊功能,我们发现它非常有用,特别是对于样本本身容易散射的应用,例如在膜上生长的活细胞。通过将发射光阑关闭到建议位置甚至更远,散射背景的减少明显可见,因此可以获得成像质量的显著改善。
能否请您描述一下配备 CrestOptics X-Light V3 的显微镜设置?
我们目前拥有一台配备 CrestOptics X-Light V3、Kinetix 相机(Photometrics)和 Celesta(Lumencor)激光源的倒置 Nikon Ti2 显微镜。为了允许长期实验,我们在整个系统周围还有一个大型温控培养箱,在样本周围还有一个额外的小型腔室,连接到 CO2 和湿度控制。
如果我们将 CrestOptics 转盘共聚焦与标准共聚焦点扫描进行比较,我们可以用转盘共聚焦轻松快得多,这样我们可以在相同时间间隔内成像多达10倍的视野,且曝光侵入性更小。
“使用 CrestOptics X-Light V3,我们可以强调高速、更大的视场或每个时间间隔的图像数量。”
您如何看待荧光显微镜的未来,以跟上创新的生物学应用和研究人员的需求?
我从设施的角度看待显微镜,因此任何可以模块化并轻松适用于广泛应用的东西,对于像我们这样的情况总是感兴趣的。作为设施,我们看到的是事物正朝着更快、更大的方法发展,您进行更多筛选、更大视场、在更短时间内完成更多工作,因为技术进步,因此您可以获得更大的数据集和更好的概览来回答您的生物学问题。总之,在这种情况下,转盘共聚焦及其演进将发挥核心作用。

