逍遥学能 2016-03-15 11:14
2015开年第一期《NatureMethods》杂志除了评出2014年度技术以外，还对一些热门技术进行了一番展望。
要全面了解器官或组织的结构和功能，最好是在其完整状态下进行研究。正因如此，透视器官深处一直是生物学家的一大梦想，现在能实现这一梦想的技术已经触手可及。
一般来说，要对不透明的生物样本进行深度成像是非常困难的。为了克服这个问题，人们开发了许多“透明化”方法。CUBIC、iDISCO和PACT都能使固定样本的组织透明化，并且保留荧光标记的信号。这样的技术将会渗透到多个领域，为人们解决各种各样的问题。
不过，上述透明化技术并不适合活体样本。在这种情况下，我们需要通过其他途径来减少样本的光散射和提高透明度。举例来说，我们可以使用非线性激发（比如双光子显微镜）或者近红外光成像，近红外光在生物组织上有较深的穿透能力。最近人们还开发了遗传学编码的近红外探针和纳米颗粒，特别适合非侵入性的癌症研究和活细胞追踪。更长波长的成像技术，将实现更深的组织穿透。
克服生物样本的光散射还有另一个方法，那就是放弃光学成像，改用光声成像（photoacousticimaging）。在光声成像中，入射光被组织吸收并转变成为超声波。超声波没有光那么容易散射，因此这一技术能比传统显微镜成像得更深，同时保持很好的分辨率。利用生物学物质的吸收特性，光声成像可以实现无标记的成像。比如说，利用饱和与不饱和血红蛋白的吸收差异，可以在大脑中进行功能性成像。
随着成像深度的增加，像差问题会越来越严重。在天文学上，人们用自适应光学技术来校正像差，最近这一技术也开始用于成像透明的生物学样本，比如斑马鱼胚胎。随着技术的发展，相信自适应光学技术很快就可以用于不那么透明的生物体。
现在，可选择的深度成像技术越来越丰富。这一领域的快速发展，将为科学家们提供更强大的工具，帮助他们在天然环境中对细胞和组织进行分析。