晶格層光顯微術 捕捉細胞分裂瞬間

晶格層光顯微術 捕捉細胞分裂瞬間



中研院應用科學中心助研究員陳壁彰與今年諾貝爾化學獎得主艾力克·貝齊格（Eric Betzig 貝吉格）合作研發「晶格層光顯微術」，全球首創可針對活體細胞進行5D的顯微觀察，並降低對於生物樣本的光損害，不但改革了活體光學顯微術，並刊登在國際期刊的《科學（Science）》封面故事。

台大化學系畢業的陳壁彰，在取得美國德州大學奧斯汀分校的博士學位後，加入貝吉格的實驗室進行博士後研究，參與貝塞爾層光顯微術的改良工作。

陳壁彰分析，因為活體生物會動，動的速度又快，加上光損害，都會降低研究的準確性，導致生物學上的活體觀察一直難以深入，因此，過去10年來，科學家不斷研發功能更強的顯微技術，希望應用在觀察活體的生物結構上。

以細胞分裂過程為例，生物課本上多是將不同階段的細胞切片後染色，再放到顯微鏡下觀察，把染色體複製、分開、細胞膜分裂的影像一張張分開，像電影定格般呈現。但用晶格層光顯微術拍下的活細胞分裂，則可清楚看見一大坨染色體如蛇髮女妖梅度莎一般，不停地蠕動、旋轉、糾纏，最後分成兩半，非常生動。

「晶格層光顯微術」是貝吉格發明的第三代顯微鏡。陳壁彰表示，作法是利用2個呈現直角90度的光學鏡頭，產生極薄的光層，用來產生螢光，達到光學切片，並採用寬場成像來收光，使雷射分割成100條細細的光線，同時掃描細胞，顯微鏡1秒內可取得200片細胞截面影像，同時有效降低光損害，之後再組合成立體影像，看到活體細胞的更多訊息。

更重要的是，新研發的顯微技術可以動態呈現細胞分裂過程、細胞骨架的瞬間變化，以及線蟲發育的細節，並且在不同蛋白質顯現不同顏色。

陳壁彰形容，這種技術讓原本立體3度空間的顯微鏡觀察，加入時間、顏色，全球首創以5維方式來觀測細胞，未來也可依個別科學家需求，提供客製化的技術。

陳壁彰說，這項顯微技術的突破，結合了化學、光學、生物、電腦、資訊等超過30位跨領域研究人員，已取得國外專利，有機會改革活體光學顯微術。