Tomocube由(you)哈佛(fo)大學(xue)(xue)-麻省理工學(xue)(xue)院和韓國(guo)先進科學(xue)(xue)研究(jiu)院聯合建立，儀器采用全息衍(yan)射斷(duan)層掃描技術（ODT），利(li)用傅(fu)里葉衍(yan)射定理，通過不同照明角度的(de)多個(ge)復(fu)數光場重(zhong)構細(xi)胞(bao)的(de)三維RI分(fen)布，可提供單個(ge)細(xi)胞(bao)的(de)干重(zhong)，即細(xi)胞(bao)內水性組分(fen)（包括蛋(dan)白質(zhi)和亞(ya)細(xi)胞(bao)器）的(de)質(zhi)量，實現(xian)光學(xue)(xue)相(xiang)位(wei)延(yan)遲的(de)時間波動(dong)(dong)，在(zai)納米級上研究(jiu)生(sheng)物細(xi)胞(bao)的(de)膜波動(dong)(dong)。此外，3-D RI斷(duan)層掃描無需使用細(xi)胞(bao)外試(shi)劑，簡化了樣品(pin)制備，也(ye)適用于(yu)長期活細(xi)胞(bao)成像。 非標記非侵入式探(tan)究細胞高分(fen)辨率(lv)及內部三維圖像 實時監控細(xi)(xi)胞(bao)(bao)內部(bu)及外部(bu)變(bian)化(hua)，包括線粒(li)體，高爾基體，細(xi)(xi)胞(bao)(bao)核(he)等亞(ya)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)結構；也(ye)包括細(xi)(xi)胞(bao)(bao)流(liu)動性微小(xiao)變(bian)化(hua) 圖(tu)像水平分辨(bian)率110nm，垂直分辨(bian)率可達220nm 采用電動載物臺可進行自動聚焦，可進行長(chang)期(qi)time-lapse成像 快速(su)細胞(bao)成像(xiang)，激光照度低，對細胞(bao)無損(sun)傷 細(xi)胞(bao)(bao)(bao)生物學：細(xi)胞(bao)(bao)(bao)凋亡與壞死，細(xi)胞(bao)(bao)(bao)遷(qian)移，干重測定，細(xi)胞(bao)(bao)(bao)結構分析 微生物(wu)學：微生物(wu)分類。微生物(wu)成(cheng)像，微生物(wu)脂質測定 免疫學：免疫細胞分類，表征，免疫細胞動力學過程，免疫應答(da) 納(na)米技(ji)術：納(na)米顆粒成像，納(na)米顆粒標記的細(xi)胞器(qi)檢測(ce) 目(mu)前免疫類細胞表征標準(zhun)技(ji)術依(yi)賴于細胞標記。如Giemsa染色(se)需要(yao)化學固定程(cheng)序(xu)，但其限制(zhi)了活(huo)細胞分(fen)析(xi)，并且只能獲得(de)2D圖像；共聚焦熒(ying)光顯微(wei)鏡能夠以(yi)高(gao)(gao)分(fen)辨率和(he)高(gao)(gao)分(fen)子特異性實現(xian)活免(mian)疫細胞(bao)的(de)3D結構圖像，化學染色(se)程序或基因修飾是侵入性方法，不可避免(mian)地會(hui)出現(xian)光毒性和(he)光漂(piao)白等重(zhong)大缺陷。 Tomocube通過測量(liang)生物(wu)分(fen)子的(de)折射率（RI），即描(miao)述光-物(wu)質相互作用(yong)的(de)固有光學性(xing)質，有效規(gui)避了(le)免疫類(lei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)表征研究(jiu)中的(de)上述局限(xian)性(xing)。利用(yong)光干(gan)擾(rao)原理，可以定量(liang)和非侵入式地測量(liang)樣品的(de)RI信(xin)息，在單細(xi)(xi)胞(bao)(bao)水平上鑒定多(duo)種(zhong)免疫細(xi)(xi)胞(bao)(bao)類(lei)型，該方法也廣泛用(yong)于研究(jiu)各種(zhong)生物(wu)樣本如紅細(xi)(xi)胞(bao)(bao)、神(shen)經元，癌細(xi)(xi)胞(bao)(bao)和浮游植物(wu)等多(duo)種(zhong)生物(wu)樣本研究(jiu)。該方法將為免疫學研究(jiu)、醫學研究(jiu)和診(zhen)斷開辟一條新的(de)途徑。 圖1. 白細胞的3D可視化。 圖(tu)2. 單個(ge)淋巴(ba)細(xi)胞（n = 29）和巨(ju)噬細(xi)胞（n = 22）的定量形態學和生化信(xin)息(xi) 圖3：不同表型淋巴細胞類型的代表性3-D RI斷層掃描和具有定量表征的3-D圖像 圖(tu)4. 3D RI斷層掃描圖(tu)和聚苯(ben)乙(yi)烯珠(zhu)被巨噬細(xi)胞吞沒的3D軌跡的延時測量。 圖5：HeLa細(xi)胞(bao)攝取的(de)500 nm直徑熒光PS珠(zhu)的(de)3D RI動態分布 免疫(yi)突觸（IS）形成(cheng)研究(jiu) Car-T細胞無標記追蹤及分析 免(mian)(mian)(mian)疫(yi)應(ying)答（IR）是指機體受抗原(yuan)(yuan)刺激(ji)后，免(mian)(mian)(mian)疫(yi)細(xi)胞(bao)對(dui)抗原(yuan)(yuan)分(fen)子(zi)識別、活(huo)(huo)化(hua)、增(zeng)殖和分(fen)化(hua)，產生免(mian)(mian)(mian)疫(yi)物質發(fa)生特(te)異(yi)性免(mian)(mian)(mian)疫(yi)效(xiao)應(ying)的(de)(de)過程。APC-T 細(xi)胞(bao)間免(mian)(mian)(mian)疫(yi)突觸(immunological synapse, IS)的(de)(de)形成(cheng)是影響 T 細(xi)胞(bao)活(huo)(huo)化(hua)增(zeng)殖的(de)(de)關鍵(jian)因素。IS 的(de)(de)形成(cheng)不僅(jin)促進 T 細(xi)胞(bao)和 APC 的(de)(de)穩定接觸，而且激(ji)活(huo)(huo) T 細(xi)胞(bao)信號傳導途(tu)徑，促進 T 細(xi)胞(bao)的(de)(de)活(huo)(huo)化(hua)和增(zeng)殖，也是免(mian)(mian)(mian)疫(yi)調節(jie)、介導病原(yuan)(yuan)體感(gan)染(ran)免(mian)(mian)(mian)疫(yi)細(xi)胞(bao)的(de)(de)關鍵(jian)部位。 Tomocube實(shi)現了(le)免(mian)(mian)疫細胞(bao)(bao)與其靶標之(zhi)間的動態相互作用連(lian)接(jie)實(shi)時觀(guan)測。由(you)于(yu)IS的形成動力(li)學通常在(zai)幾分鐘內發生，因此(ci)需要對(dui)免(mian)(mian)疫細胞(bao)(bao)進行快(kuai)速4D成像，使(shi)用tomocube光學衍射(she)斷層掃(sao)描(miao)（ODT）測量免(mian)(mian)疫細胞(bao)(bao)的三維（3D）折射(she)率（RI）斷層掃(sao)描(miao)，可高速測量（每(mei)3-5秒測量一次）以無標記方式跟(gen)蹤(zong)活(huo)免(mian)(mian)疫細胞(bao)(bao)的IS過程，這為深入研究 T 細胞(bao)(bao)免(mian)(mian)疫活(huo)化及調控在(zai)疾病中(zhong)的作用提供了(le)新視(shi)野。 Tomocube通過(guo)無標記分(fen)割(ge)方法可以(yi)在以(yi)亞微米級空(kong)間(jian)分(fen)辨(bian)率區分(fen)兩個附著細胞(bao)之間(jian)的邊(bian)界(jie)，可以成功地定義細(xi)胞間IS邊界，且不(bu)會有不(bu)明確的分割。 圖(tu)6：無標記(ji)突觸重建(jian)的流程圖(tu)。 深入研究CAR/抗原介導的免疫突觸(IS)動力學，使用Tomocube研究CART19（效應器）細胞和K562-CD19（靶）細胞之間的信號依賴性IS形成。CART19細(xi)胞(bao)（藍(lan)色(se)）對K562細(xi)胞(bao)（紫色(se)）作出反應(ying)的延(yan)時代表(biao)(biao)性靜止圖像：0秒表(biao)(biao)示(shi)(shi)效應(ying)細(xi)胞(bao)和(he)目標細(xi)胞(bao)的初始接觸時間(jian)。b圖顯示(shi)(shi)對K562-CD19細(xi)胞(bao)作出反應(ying)的CART19細(xi)胞(bao)代表(biao)(biao)性靜止圖像，綠色(se)區域表(biao)(biao)示(shi)(shi)免疫突(tu)觸 （IS）的形(xing)成。通過(guo)(guo)秒級演示(shi)(shi)拍攝清晰且定量展(zhan)示(shi)(shi)IS形(xing)成的完整過(guo)(guo)程。 圖7：定量CAR-T細胞的初始突觸形成(cheng)動(dong)力學 Tomocube可提供IS干重、突觸面積等以進一步進行免疫評估。 圖(tu)(tu)8.突觸形(xing)態的統計分析取決于CART的細胞內在功能。（a）干(gan)重散點圖(tu)(tu)。（b）（c） 突觸面(mian)積散點圖(tu)(tu) 腫瘤免疫學研究 免疫細胞和腫瘤細胞之間CICs形成觀測 腫瘤免疫學是免疫研究的重點之一，它是研究腫瘤的發生、發展與機體免疫的關系，以及應用免疫學原理和手段對腫瘤進行診斷、治療和預防的一門科學。腫瘤免疫學從細胞水平、分子水平、基因水平來研究腫瘤發生、發展機制，并以腫瘤的免疫治療為研究目標。Tomocube通過長期time-lapse成像檢測免(mian)疫細(xi)(xi)微變化過程，細(xi)(xi)胞間的特殊互作變化了如指掌(zhang)。 細(xi)(xi)胞中(zhong)細(xi)(xi)胞（CIC）結(jie)構的形(xing)成(cheng)，俗稱細(xi)(xi)胞同(tong)類相食，是一(yi)種獨特(te)的病理(li)現象，CIC結(jie)構不僅在腫瘤進化和(he)基(ji)因(yin)組不穩定中(zhong)起(qi)重要(yao)作(zuo)用(yong)，而且在胚胎(tai)發育(yu)和(he)免(mian)疫(yi)(yi)穩態中(zhong)也起(qi)著(zhu)重要(yao)作(zuo)用(yong)。因(yin)此，異型CICs可以作(zuo)為免(mian)疫(yi)(yi)逃(tao)避(bi)的機(ji)制來(lai)促進癌癥進展，通(tong)過免(mian)疫(yi)(yi)細(xi)(xi)胞和(he)腫瘤細(xi)(xi)胞之間CICs形(xing)成(cheng)的研究(jiu)，以詳細(xi)(xi)研究(jiu)CIC機(ji)制和(he)細(xi)(xi)胞命運。 圖(tu)(tu)9：三維渲(xuan)染圖(tu)(tu)像(xiang)與異型CIC熒光融合。綠線(xian)標(biao)記外部單元格(ge) （A549）;紅線(xian)表(biao)示內化細胞（NK-92）;紫色(se)箭頭表(biao)示異型 CIC 結(jie)構 紅細胞 Tomocube可(ke)提供紅(hong)細胞（RBC）的各(ge)項物(wu)理及生化(hua)參數(shu)及紅(hong)細胞具有獨特的形(xing)態（可(ke)以在(zai)多種病理條件下改變）非侵入式(shi)觀察，準確定(ding)量(liang)紅(hong)細胞在(zai)免疫過程中形(xing)態及相關參數(shu)變化(hua)。 圖10：紅細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)三維折(zhe)射率斷(duan)層掃描。可清晰觀(guan)測多(duo)種狀態下紅細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)形態結構，如(ru)：正常紅細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)上(shang)視(shi)圖和(he)側視(shi)圖 （A， B），淚滴細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)上(shang)視(shi)圖 （C），目標細(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)上(shang)視(shi)圖和(he)側視(shi)圖 （D， E），裂紅細(xi)胞(bao)(bao)(bao) （F， G）、棘皮細(xi)胞(bao)(bao)(bao) （H） 和(he)毛(mao)刺(ci)細(xi)胞(bao)(bao)(bao) （I）的(de)(de)(de)側視(shi)圖。 圖11. 延時(shi)拍攝下(xia)瘧(nve)原蟲對紅(hong)細胞的侵(qin)害 圖12：健(jian)康對(dui)照組和糖尿病患者的所有測(ce)量紅細(xi)胞的形態學和生(sheng)化(hua)參數：（a）體積(ji)，（b）表(biao)面(mian)積(ji)，（c）球(qiu)形度，（d）細(xi)胞質(zhi)Hb濃度和（e）Hb含量 圖(tu)4：來自（a）健康對照組和（b）糖尿病(bing)患者的(de)代表(biao)性紅細胞的(de)2-D膜高度圖(tu)，相應紅細胞的(de)2-D膜波動圖(tu)在（c）和（d）中表(biao)示 · 如需以上文獻全文，或Tomocube的設備資料可聯系北京倍輝科技~
