活细胞的观察正在经历一场革命，各种技术已将显微成像的分辨率提高到纳米尺度。细胞是拥挤、复杂、三维的环境。这使得同时研究全部景象变得困难，因为其中很大一部分发生在显微镜狭窄焦平面的上方或下方。
解决这个问题的一种方法是称为“扩张显微镜”的技术，在这种技术中，细胞被填充一种在水中会膨胀的聚合物。这会使细胞膨胀，分离并放大结构，以便更容易研究。但它也会杀死细胞，使其无法被培养或随着时间的推移进行更详细的研究。
因此，细胞生物学家迫切希望有一种方法能够在一次观察中研究细胞的整个结构，而又不杀死细胞。
画面完美
现在，得益于德国哥廷根马克斯·普朗克动力学与自组织研究所的 Vahid Nasirimarekani 及其同事的工作，他们已经找到了一种将细胞的所有部分限制在光学显微镜狭窄焦平面的方法。这使得生命的所有细胞机制都能被同时观察到。
他们的秘诀？将细胞压扁，就像压扁的葡萄干一样，使内部结构散开。之后，他们会释放细胞，使其完好无损。“扁平细胞成像方法是一种健壮且直接的技术，使其成为光学显微镜的实用选择，”他们说。
扁平细胞成像将活细胞夹在两个透明的玻璃载玻片之间，将其厚度减小到 200 纳米，并将内容物散布到比未压扁细胞大九倍的区域。
为防止细胞粘附在表面，两个载玻片都涂有聚(L-赖氨酸)-接枝-聚乙二醇聚合物，该聚合物在它们之间捕获一层薄液膜。这也有助于载玻片粘合在一起，从而无需外部压力和显著的机械应力即可进行压扁。
该团队表示，该设置很简单，并且与标准的荧光显微镜设备兼容，因此任何从事显微镜研究的人都可以轻松使用。
研究人员已经将该技术测试了各种哺乳动物细胞，包括神经干细胞、胰腺癌细胞、成纤维细胞和 HeLa 癌细胞。他们还成功地将其应用于酵母、大肠杆菌等细菌以及藻类等微生物。
植物细胞也可以被压扁，但程度较轻，因为它们更坚硬。
Nasirimarekani 及其同事表明，压扁后的细胞仍然具有活性。例如，神经干细胞在压扁后成功分化为神经元和星形胶质细胞，证明该过程不会干扰它们的生物学过程。
气体交换
然而，这项新技术并非没有局限性。捕获过程降低了细胞的气体交换和渗透压调节能力。因此，它们在大约 20 分钟后开始死亡，从而限制了成像时间。
该团队表示，他们希望通过在上载玻片上涂覆一层可透气的聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 来延长这一时期，并正在研究此选项。
有些细胞也似乎比其他细胞更脆弱，因此团队正在开发精细调整和限制压扁过程的能力。一种方法是在样品中添加纳米级球体，这些球体在压扁过程中充当间隔物以防止损坏。
这是一项出色的创新，有潜力彻底改变活细胞显微镜学。它应该能够实时观察蛋白质运输和囊泡运输、药物输送系统以及分化等高度复杂的过程。
有时，最简单的想法可以开启生物学、医学等领域新的研究途径。并且进一步的发展可能使其成为一项具有巨大意义的技术。
参考：扁平细胞成像：arxiv.org/abs/2411.12656
