Leica SP8 DIVE多光子顯微鏡應用紀要-腎臟類器官成熟研究

腎臟要正常發揮功能，需要多個高度特異性的不同細胞類型之間相互作用來完成。腎小球是腎的組成單元，由足細胞和腎小球血管組成。隨著一系列足細胞表達的基因突變導致的慢性疾病的深入研究，加強對足細胞發育和功能的理解、建立相關的體外足細胞模型是臨床前的當務之急。

近日發表于“Developmental Cell”上的一項研究 In Vivo Developmental Trajectories of Human Podocyte Inform In Vitro Differentiation of Pluripotent Stem Cell-Derived Podocytes，分析了人類胚胎腎臟的單細胞轉錄譜數據，并與腎臟類器官來源的足細胞轉錄譜進行對比，揭示兩者的相似性，建立了從腎前體細胞到足細胞的發育軌跡和調節機制。

類器官（organoid）是一類干細胞在體外培養時形成的能夠進行自我組裝的微觀三維結構。與對應的器官擁有類似的空間組織并能夠重現部分生理功能，被認為是檢測人類生物學和疾病方面的新模型。但是體外培養的類器官通常沒有血管系統，功能成熟受到限制。

為了確定類器官與血管細胞共同培養能使足細胞成熟，作者將體外培養的腎臟類器官（來源于 MAFB-P2A-eGFP H9 人胚胎干細胞）植入到 NOD SCID 小鼠腎包膜下，10 天之后，暴露移植的類器官，注射 Alexa594 偶聯的牛血清白蛋白標記血漿（紅）。使用 Leica SP8 DIVE 多光子顯微鏡觀察在體血管生成和足細胞的發育。血流實時顯像顯示，移植 10 天后，宿主小鼠的循環系統對類器官有良好的血管形成作用（圖 1，視頻 1）。

▲ 圖 1.多光子圖像顯示移植 10 天后體外來源的足細胞周圍有明顯的血管包繞。Scale bars: 50 μm
 

得益于 Leica 新式的光譜式多光子顯微鏡 SP8 DIVE，研究者可以非常輕松實現偏紅染料 Alexa594 和 eGFP 的同時成像。

隨著生命科學的不斷發展，在體水平觀察生物活體內多組分之間的相互關系，已經成為生物學家們的更高追求。SP8 DIVE 中的創新技術——4 Tune NDD 光譜檢測器可以靈活調節檢測范圍，輕松實現 4 種熒光的同步成像，也可避免相近染料的串色干擾，如 GFP 與 YFP 等（圖 2）。相較傳統的外置濾片式檢測，在檢測范圍、成像速度、同時檢測的熒光種類上有了質的飛躍，實現了多光子同步跟蹤活體內多組分變化的科學難題（圖 3）。

▲圖 2. 徠卡 SP8 DIVE 4 Tune NDD 檢測器

▲圖 3. 4 Tune NDD 實現了新的染料組合

左：小鼠大腦，綠色（小神經膠質，GFP）、黃色（神經元，YFP）和藍色（星形膠質細胞，磺酰羅丹明），血液系統（紅色，Alexa680 葡聚糖）

右：Confetti 小鼠小腸，結腸癌研究，青色：CFP ；綠色：GFP ；黃色：YFP ；紅色：RFP

SP8 DIVE 激發和發射兩端光譜自由可調在多色活體快速成像方面具備先天的優勢；可輕松實現對活體動物體內深處的快速生理過程，如鈣離子、血管和組織內物質代謝、神經環路等，進行高速成像。

SP8 DIVE 是高分辨率快速深度活體成像的理想選擇！