结合MALDI成像与双光子显微镜揭示结直肠癌异质性的局部差异

结合MALDI成像与双光子显微镜揭示结直肠癌异质性的局部差异

结直肠癌肿瘤微环境的多模态成像研究:揭示空间异质性 学术背景 结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是全球癌症相关死亡的主要原因之一,其复杂性和异质性使得治疗和预后预测极具挑战性。肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)在癌症的进展、转移和治疗反应中扮演着关键角色,尤其是细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)中的胶原蛋白(collagen)对肿瘤病理生理学的影响尤为显著。然而,传统的组织学、结肠镜检查和分子筛查等方法无法全面表征肿瘤组织的空间复杂性,如癌症蛋白质组、胶原蛋白结构和细胞核分布的相互作用。 为了更深入地理解结直肠癌的异质性,本研究提出了一种多模态成像策略,结合双光子激光扫描显微镜(Two-Photon Las...

多相机阵列扫描仪在数字细胞病理学中的应用

多相机阵列扫描仪在数字细胞病理学中的应用

快速3D成像在数字细胞病理学中的应用:多相机阵列扫描仪(MCAS) 学术背景 光学显微镜长期以来一直是细胞病理学诊断的标准方法。然而,传统的全片扫描仪虽然能够自动成像并数字化大面积的样本,但其速度慢、成本高,因此并未广泛普及。特别是在细胞学样本的临床诊断中,样本通常分布在大面积且较厚的区域,这要求进行3D成像。现有的全片扫描技术在处理厚样本时,往往需要数小时才能完成扫描,这极大地限制了其在临床中的应用。因此,开发一种能够快速、高效地对厚样本进行3D成像的技术成为了细胞病理学领域的一个重要挑战。 本文提出了一种新型的多相机阵列扫描仪(Multi-Camera Array Scanner, MCAS),旨在解决这一难题。MCAS通过并行化的显微镜设计,能够在极短的时间内对大面积、厚样本进行高分辨...

快速全彩色连续切片断层扫描技术及其在生物成像中的应用

快速全彩色连续切片断层扫描技术及其在生物成像中的应用

学术背景 三维(3D)高分辨率大体积成像一直是生物医学领域的一个重大挑战。传统的二维(2D)切片成像虽然能够提供组织和细胞的平面形态学信息,但无法全面展示内部的三维结构信息,这对于癌症诊断和胚胎发育研究至关重要。传统的3D组织学方法通常需要手动切割和染色数千张薄片,耗时且劳动密集。此外,还需要复杂的图像配准算法来恢复不同切片之间的空间信息。为了解决这些问题,近年来出现了多种自动化的3D光学成像技术,主要分为两类:一类是通过组织透明化技术减少光在生物组织中的传播问题,另一类则是通过块面连续切片断层扫描(BSST)技术扩展成像体积。 然而,现有的3D成像技术仍然存在一些局限性。例如,组织透明化技术需要在透明效果和时间之间取得平衡,以防止组织降解;而BSST系统虽然能够生成对齐的图像,但其整体复杂...

膳食锌对健康和恶性小鼠前列腺中锌分泌的MRI成像影响

饮食锌对健康与恶性小鼠前列腺锌分泌的MRI成像影响 学术背景 锌(Zn²⁺)是生物体中不可或缺的微量元素,参与多种生理过程,包括酶的催化作用、转录因子的结构调控、免疫系统的调节以及细胞增殖、分化和存活等。前列腺是人体中锌含量最高的组织之一,而前列腺癌(Prostate Cancer, PCA)患者的锌水平显著下降。这一现象引发了研究者对锌在前列腺健康与疾病中作用的关注。近年来,锌响应性MRI探针GdL1的开发使得通过MRI成像检测锌分泌成为可能,尤其是在葡萄糖刺激下锌分泌(Glucose-Stimulated Zinc Secretion, GSZS)的研究中,GdL1能够区分健康与恶性前列腺组织。 然而,饮食中锌的摄入量存在较大差异,可能影响前列腺组织中锌的含量及其分泌能力。因此,本研究旨...

无铀染色技术在低真空扫描电子显微镜中的应用

无铀KMnO₄/Pb染色在低真空扫描电镜中实现组织结构的成像 学术背景 电子显微镜(Electron Microscopy, EM)是研究细胞和组织超微结构的最强大工具之一。然而,传统的生物样本金属染色方法通常需要使用有害的铀化合物,这限制了电子显微镜的广泛应用。近年来,随着超分辨率荧光显微镜的发展,许多细胞生物学家转向免疫细胞化学技术,但荧光标记仍然是这些技术的基础。因此,电子显微镜观察仍然是不可或缺的方法,并且在不断发展的设备和方法中,电子显微镜在生物学中的应用也在不断扩展。 低真空扫描电子显微镜(Low-Vacuum Scanning Electron Microscopy, LVSEM)允许对非导电样本进行高分辨率成像,因为它可以通过残余气体分子中的正离子中和非导电材料上积累的负电荷...

核小体纤维拓扑结构指导转录因子结合增强子

核小体纤维拓扑结构指导转录因子结合增强子 学术背景 细胞身份的确立依赖于多个转录因子(Transcription Factors, TFs)在细胞类型特异性基因的增强子上的协同结合。尽管TFs能够识别可及染色质中的特定DNA基序(motif),但这一信息并不足以解释TFs如何选择增强子。本文通过比较四种不同的TF组合,分析了它们在基因组中的结合位点、染色质可及性、核小体定位以及三维基因组组织,揭示了核小体纤维的拓扑结构如何指导TFs结合到增强子。 论文来源 本文由Michael R. O’Dwyer、Meir Azagury、Katharine Furlong等作者共同撰写,作者来自University of Edinburgh、The Hebrew University-Hadassah ...

可扩展的超平坦和超柔性金刚石膜的生产

超薄超平金刚石膜的可扩展生产 学术背景 金刚石作为一种具有优异物理性质的材料,在电子、光子、力学、热学和声学等领域具有广泛的应用潜力。然而,尽管过去几十年在金刚石材料的研究上取得了显著进展,大规模生产高质量的超薄金刚石膜仍然是一个巨大的挑战。传统的金刚石膜生产方法,如激光切割和化学气相沉积(CVD),虽然能够生产高质量的单晶金刚石(SCD),但在大规模工业应用中存在诸多限制,尤其是无法生产大面积、超薄且表面平整的金刚石膜。这些问题严重阻碍了金刚石材料在半导体技术中的广泛应用。 为了解决这一问题,研究人员一直在探索新的生产方法,以实现大面积、超薄、超平且可转移的金刚石膜的生产。本文提出了一种基于边缘暴露剥离的简单、可扩展且可靠的方法,成功生产出了大面积(2英寸晶圆)、超薄(亚微米厚度)、超平(...

石胆酸模拟热量限制的抗衰老效应

石胆酸模拟热量限制的抗衰老效应 学术背景 热量限制(Caloric Restriction, CR)是一种通过减少食物摄入来促进健康和延长寿命的饮食干预手段。尽管CR已被证明能够延长多种生物的寿命,但其背后的具体代谢机制仍不明确。特别是,哪些代谢物在CR过程中发生变化,并直接导致了其生理益处,仍然是一个未解之谜。为了回答这一问题,研究者们通过代谢组学分析,筛选出在CR过程中发生显著变化的代谢物,并进一步验证其功能。 论文来源 该研究由来自厦门大学生命科学学院的Qi Qu、Yan Chen、Yu Wang等学者共同完成,并于2024年发表在《Nature》期刊上。研究团队通过代谢组学分析,发现石胆酸(Lithocholic Acid, LCA)是CR过程中显著上调的代谢物之一,并进一步验证了L...

月球年龄的新证据:潮汐驱动的再熔化事件

月球年龄的新解释:潮汐加热驱动的重熔事件 学术背景 月球的形成一直是行星科学中的一个重要问题。目前,最广泛接受的月球形成理论是“大碰撞假说”,即在地球形成的晚期,一个火星大小的天体与地球相撞,抛出的物质最终凝聚形成了月球。然而,月球的年龄问题一直存在争议。通过对月球岩石的放射性同位素定年,科学家们得出了不同的月球年龄估计,范围在43.5亿年至45.1亿年之间。这些年龄差异主要源于对月球岩浆洋(Lunar Magma Ocean, LMO)结晶时间的不同解释。 本文的作者们提出了一种新的解释,认为月球在43.5亿年前经历了一次由潮汐加热驱动的重熔事件,而非LMO的原始结晶。这一事件重置了大多数月球样品的形成年龄,从而解释了现有月球年龄数据中的不一致性。 论文来源 本文由Francis Nimm...

可再生能源应用中的三模态热能存储材料

三模态热能存储材料在可再生能源应用中的突破性研究 学术背景 随着全球对化石燃料依赖的减少,可再生能源的广泛应用成为未来能源发展的关键。然而,可再生能源的间歇性和不稳定性使得高效、低成本且可持续的能源存储技术成为迫切需求。热能存储材料(Thermal Energy Storage Materials, TESMs)与卡诺电池(Carnot Battery)的结合被认为能够彻底改变能源存储领域。然而,目前缺乏稳定、低成本且能量密度高的热能存储材料,阻碍了这一技术的进一步发展。 热能存储材料主要通过三种模式存储能量:显热存储(Sensible Heat Storage)、潜热存储(Latent Heat Storage)和热化学存储(Thermochemical Storage)。显热存储依赖于材...