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不染色的活细胞 3D 成像:NK 细胞杀伤肺癌细胞全过程

📅 2026-11-06 👁 阅读

▲ Tomocube HT-X1 无标记三维活细胞成像 · NK 细胞杀伤肺癌细胞实录(1 分 54 秒)

给活细胞染色,本身就是在改变它

想在显微镜下看清细胞内部,传统做法是染色:荧光蛋白、抗体标记、活性染料。这套方法成熟、漂亮,但它有一个绕不开的代价——你看到的,已经不是原来那个细胞了。

标记要转染、要孵育、要洗,细胞被折腾一遍;荧光染料有光毒性,激发光一照,细胞就开始产生自由基,照得越久状态越差;更关键的是光漂白——荧光信号会随照射衰减,所以你只能拍很短的一段,或者降低频率拍成"时间点",中间发生了什么,全靠推测。

而细胞最值得看的东西,恰恰在"中间":它怎么运动、怎么变形、怎么和邻居互动、怎么在被攻击时一步步垮掉。这些过程动辄几小时,荧光标记撑不到那个时候。

所以真正的问题不是"看得清不清",而是——能不能不干预它,还把它看清楚。

不染色也能成像:全息断层扫描怎么做

Tomocube 走的是另一条路:不标记,用光本身携带的信息成像。

细胞是半透明的,光穿过它时,速度和相位会被细胞的折射率改变。全息断层扫描记录下这个相位变化,再从多个角度反算,重建出细胞内部的三维折射率分布。而细胞里不同结构(细胞膜、细胞核、脂滴、颗粒)的折射率本来就不一样——对比度是细胞自带的,不需要外部染料去制造。

这就是"无标记"的含义:没染、没转染、没加探针,细胞在完全自然的状态下被观察。带来的直接好处是,想拍多久就拍多久,不用担心光漂白,也不用担心染料把细胞毒死。

这次演示用的机型是 HT-X1。下面的视频是一段完整的实录,不是 CG 动画。

这段视频里,能看到什么

实验对象是 A549 肺癌细胞,加入 NK 免疫细胞共同培养,连续记录 1 小时 40 分钟,每 10 秒采集一帧。

  • 识别与接触——NK 细胞在视野中迁移、靠近目标,这个寻找过程在三维空间里完成,不是平面上的"碰巧遇到"。
  • 攻击发生——NK 细胞贴附后释放穿孔素,在癌细胞膜上打孔,像利刃一样撕开癌细胞的外层防线。视频里这个瞬间被完整记录了下来。
  • 形态崩塌——被攻击后的癌细胞,轮廓、内部结构、折射率分布陆续改变。这些变化在无标记三维成像下分毫毕现,而不是一团模糊的亮斑。

因为拿到的是三维折射率数据,除了"看",还能算出体积、干重这类量化指标,把"看起来变了"变成"变了多少"。对做免疫治疗、药物筛选、细胞状态评估的人来说,这决定了实验是定性的观察,还是能出曲线的数据。

视频素材来自中国医药大学黄伟谦教授(Prof. Wei-Chien Huang)的研究工作。如果您的研究涉及免疫细胞杀伤、类器官、活细胞长时程观察,栎海生物作为 Tomocube 授权代理,可以协助安排样机演示和实际样品的成像验证。

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