第二期/2022年7月 倒立與水平對射式雙收光片層光顯微鏡
成大醫院臨床醫學研究中心電子報
第二期 2022.06.
iMED@NCKUH
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研究服務公告
成大生醫光學影像核心平台
成大醫院與醫學院的十大高階光學影像系統涵蓋從分子至個體之生醫影像研究範疇，本平台依據各影像系統之特殊功能規劃了五大子計畫內容：「影像技術於轉譯醫學之應用」、「應用高解析高內涵影像技術於生醫研究與藥物開發」、「細胞及組織動物層次分子造影」、「快速螢光分子動態分析」、「細胞超高解析之奈米等級成像」，分別由五位計畫主持人專責目前光學影像核心實驗室內的十大影像系統，就資源、人力、技術與知識的整合，共同建構光學生醫影像系統平台，提供全台灣生醫研究人員高品質的生醫光學影像設備使用與服務（圖一）。
圖一、整合架構示意圖。本計畫依據十大顯微影像系統之優點與應用範圍，規劃出五項子計畫，
在共同計畫主持人整合資源、人力、技術與知識下，架構全台灣最大的生醫光學影像核心系統實驗室。
本平台整合之十大光學影像儀器系統，位於成大醫院臨床醫學研究中心核心實驗室光學影像核心實驗室；此光學影像中心/核心實驗室，先前由成大醫院沈孟儒院長，負責規劃設立與採購先進高階之生物醫學光學影像系統設備，目前由計畫總主持人邱文泰主任規畫管理為成大管理最完善、使用頻率、服務人次與時數最高的核心平台之一。每一儀器系統皆有一專任老師負責管理與提供諮詢服務，同時配置有一名專任儀器管理技術員從事管理、技術指導、教育認證與代工操作（圖二）。
圖二、核心設施之十大顯微影像系統及專任儀器管理技術員
成大生醫光學影像核心平台位於國立成功大學醫學院附設醫院門診大樓6樓 06039、06046室。
成大生醫光學影像核心平台網頁：https://bioimage.med.ncku.edu.tw/index.php
主題介紹
層光螢光顯微影像技術由於雷射投射方向與一般顯微鏡光路架構不同，突破以往在樣本製備上的厚度限制，舉凡單層細胞培養、3D培養、Spheroid、斑馬魚、果蠅胚胎……均適用層光螢光顯微影像技術掃描。不同於雷射共軛焦顯微影像，層光螢光顯微影像其樣本厚度可以達到幾百µm、光毒害程度低、造影速度快(50層Z軸影像僅花不到4秒鐘)以及Z軸空間解像力可達到0.4 µm以上。今年採購架設完成的倒立層光螢光顯微影像系統已於5月開放代檢服務，從二維平面進入真正三維的視界不再只是電影情節，歡迎大家向成大生醫光學影像核心平台諮詢討論並使用本儀器系統。
下一期電子報主題為基因體與蛋白質體的數位空間分析技術平台(Digital Spatial Profiler, DSP)，可用於空間特異性生物標誌之開發，院方亦已完成採購，敬請期待。
倒立與水平對射式雙收光片層光顯微鏡 Light Sheet Fluorescence Microscopy (LSFM)：
帛新企業股份有限公司 區經理 蔡博全先生
2014年諾貝爾化學獎頒發予三位在超高解析影像有著卓越貢獻的學者，也藉此機會讓顯微影像領域重視起層光螢光顯微影像技術 (Light Sheet Fluorescence Microscopy, LSFM) 的優勢。經由一連串光學鏡組，將雷射壓縮成薄平面，對樣本進行三度空間掃描，由於雷射投射方向與螢光訊號擷取方向是垂直的，所以大幅降低光漂白、光毒害的缺點，並於光學技術上增進空間解像力。(參圖三)
圖三: 層光螢光顯微影像技術中雷射投射方向 (藍色標示) 與螢光訊號擷取方向 (紅色標示) 垂直。
利用三維以及球體培養技術能更貼近細胞於體內生長微環境，模擬真實的細胞間相互作用機制探討，腫瘤細胞、幹細胞、再生醫學、藥物篩檢……等越來越多領域都趨向三維空間研究模式的建立。然而，一般的光學顯微設備受限於載物台大小、方向及角度，觀察鏡頭的工作距離、倍率及解像力，照射光源的穿透性、光毒害及飽和度……等種種因素，故僅適用二維細胞培養樣本；層光顯微鏡的光路設計由於沒有光點擴散效應，因此具有提供比共軛焦影像更細微的三軸空間解像力。藉由層光顯微鏡能讓您的三維培養細胞、球體細胞等樣品得到穩定的長時間活細胞三維記錄。
使用倒立與水平對射式雙收光片層光顯微鏡所拍攝影像
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小鼠胚胎幹細胞，表現細胞膜 (綠色)與細胞核(紅色) 相對位置 |
圖中的球體細胞為典型的三維培養模式。左圖為小鼠胚胎幹細胞，綠色螢光為細胞膜標記，紅色螢光標示染色體組蛋白。觀察幹細胞分化過程需要完整記錄整個球體所有細胞的分化角色，並追蹤細胞間相互作用的關係。若是以傳統倒立光學顯微設備觀察，只能以低倍率鏡頭觀看，此乃因為高倍率鏡頭工作距離短，無法進行精準對焦，且得到的訊號也僅侷限在球體表面，並非深層訊號；而高能量的長時間的光照，會引發ROS大量的產生而導致細胞死亡。 |
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星狀細胞球體，表現星狀細胞 (綠色)與神經細胞(紅色) 相對位置 |
圖為星狀細胞 (綠色螢光) 以及神經細胞 (紅色螢光) 共同培養的球體，觀察神經細胞發育過程中，星狀細胞擔任的角色及其兩者相互作用過程。層光顯微鏡的雷射光源照射至樣本的方向及面積與傳統光學不同，可大幅減少光毒害及光漂白的缺點，可順利照射於較深層位置，並收取完整焦距軸向範圍；而且造影速度快，除了能捉到螢光標定分子快速變化反應之外，也減少光照能量停留在細胞的時間；並能明確呈現每顆細胞在空間的相對位置。 |
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果蠅胚胎，表現外殼蛋白 (綠色) 與細胞核(紅色) 相對位置 |
圖為果蠅胚胎活體，綠色螢光為外殼蛋白標記，紅色螢光標示細胞內染色體組蛋白。欲完整記錄胚胎發育過程的細胞變化、排列及角色，所以必須以活體進行長時間觀察記錄。果蠅胚胎需安置於洋菜膠中進行培養，在傳統光學顯微鏡中只能用解剖顯微鏡進行觀察，然而解剖顯微鏡的倍率不足以觀察至細胞及亞細胞層次。層光顯微鏡的光路設計允許置放並清楚觀察這類的厚樣本，穩定的記錄長時間胚胎發育過程的細胞移動走向及特定細胞的角色。 |
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小鼠耳蝸毛細胞分布位置 |
圖為新生小鼠的耳蝸部位組織培養，其中毛細胞以黃光螢光蛋白標定。此類的活體組織培養樣本，因為需要觀察完整毛細胞群排列及生理反應，所以無法進行固定及切片。厚度約為300~400 µm的組織，若要觀察至細胞層次並準確紀錄瞬間發生的信號反應。以傳統光學顯微鏡的光路結構而言，大多只能捨棄活體組織的方式，進而以固定、切片及染色得到其病理解剖上的結果，但藉由層光顯微鏡的協助，除了可以得到其三度空間相關位置排列，也能夠完整記錄其生理反應變化。 |
儀器技術諮詢：生醫光學影像核心平台 王雪君博士 (分機3115)
臨醫中心活動公告
【數位課程公告】醫學論文寫作精進課程(第四場)-分享專家們的論文寫作之經驗與技巧，即日起，可登錄本院數位學習系統進行聽講!!
【數位課程公告】新冠肺炎口服抗病毒藥物開立與注意事項，即日起，可登錄中心網站及本院數位學習系統進行聽講!!
核心/共同實驗室教育訓練課程
近期儀器訓練課程:
臨醫中心網頁報名 (https://crc.hosp.ncku.edu.tw/index.php?modify=course)
06月28日 ［生安教育訓練］主題：生物安全計畫管理與生物保全
07月21日 StepOnePlus Real Time PCR
08月02日 Nanodrop分光光度計
08月11日 近紅外光螢光及冷光影像系統 (LI-COR Odyssey Fc)
08月16日 Roche LC480 Real Time PCR
08月18日 多功能影像分析系統 (FluorChem R)
08月23日 蛋白質液相層析系統 (FPLC)
08月25日 iBrightTM 影像系統
08月30日 Leica 旋轉式石蠟切片機、冷凍切片機
09月06日 Thermo石蠟包埋機、切片機、細胞離心機訓練課程
成大生醫光學影像核心平台 (https://bioimage.med.ncku.edu.tw/index.php?modify=course)
06月30日 高解析度活細胞螢光影像系統 (Delta-vision) 儀器使用認證課程
06月30日 高通量螢光顯微藥物開發系統 (HTS) 儀器使用認證課程
07月19日 共軛焦顯微影像系統Confocal laser scanning microscope (FV1000) 與多光子顯微影像系統Multi-photon laser scanning microscope (MPE)
院外計畫徵求訊息
中研院生醫所徵求CRC研究計畫，申請日期自即日起至民國111年8月1日止。
| 姓名 | 現職 | 論文題目 | 期刊 |
Impact Factor (2020) |
|---|---|---|---|---|
| 楊思雋 |
臨床副教授 胸腔內科主治醫師 |
Economic analysis of exclusionary EGFR test versus up-front NGS for lung adenocarcinoma in high EGFR mutation prevalence areas. | J Natl Compr Canc Netw. 2022 Apr 6;1-9. | 11.908 |
| 林永傑 |
臨床講師 小兒部新生兒科主治醫師 |
Health risk of infants exposed to lead and mercury through breastfeeding. | Exposure and Health | 11.422 |
| 宋俊明 |
內科教授 醫學系副系主任 內科部副主任 腎臟科主治醫師 |
The effect of co-exposure to glyphosate, cadmium, and arsenic on chronic kidney disease. | Exposure and Health | 11.422 |
| 鄭斌男 |
臨床教授 胃腸肝膽科主治醫師 |
Entecavir Prevents HBV Reactivation During Direct Acting Antivirals for HCV/HBV Dual Infection: A Randomized Trial. | Clin Gastroenterol Hepatol. 2021 Dec 2;S1542-3565(21)01270-2. | 11.382 |
| 蘇文彬 |
臨床醫學所教授 癌症中心副主任 腫瘤醫學部主治醫師 |
Chemical Structure and Shape Enhance MR Imaging Guided X-ray Therapy Following Marginative Delivery. | ACS Appl Mater Interfaces. 2022 Mar 23;14(11):13056-13069. | 9.229 |
第十二屆臨床醫學研究所聯合教學研究研討會:生醫資訊與轉譯研究；2022年7月23日(六) 於成功大學醫學院二樓第四講堂舉辦。
敬請同仁於使用臨醫中心資源並發表論文時，於論文致謝欄（Acknowledgement）加註致謝臨醫中心並通知儀器管理員。致謝文句請參考以下範例：We thank the staff of Clinical Medicine Research Center, National Cheng Kung University Hospital for the technical support.