3D 影像分析與細胞內部結構觀察

藥物對細胞的影響一直是生物醫學研究的焦點，尤其是對細胞衰老和核仁（nucleolus）體積變化的觀察。傳統的 2D 顯微鏡分析無法提供細胞深層結構變化的全面資料，這對藥物篩選和細胞反應機制研究造成了挑戰。

細胞體積變化的精確分析

細胞衰老通常會導致細胞形態發生顯著變化，在藥物篩選中，如何精確測量在不同藥物濃度下的細胞核仁體積和形態變化，是研究的重要關鍵。有效量化這些變化並進行高通量篩選，對新藥開發和衰老機制研究，重要性不言而喻，也是細胞生物學中的一大難題。因此，精確的分析技術對於提升篩選準確性和加速藥物開發是極具渴求的。

解決方案：結合 2D 與 3D 顯微鏡技術的高效率分析

為了克服上述挑戰，我們提供了一種全新的解決方案。通過結合 2D 高通量顯微影像系統和 3D 雷射共軛焦顯微鏡技術，可以更精確地觀察到細胞衰老過程中的微小變化，並提供關於核仁體積和細胞內部結構的詳細資訊。

使用 Nikon ECLIPSE Ji 全自動細胞影像擷取系統搭配 AX 高速高解析雷射共軛焦顯微系統，能同時進行 2D 廣視野高通量分析和 3D 影像分析。不僅能精確測量細胞的螢光強度，還能深入了解細胞在藥物刺激下的形態變化，特別是核仁體積的改變。

實驗案例：細胞衰老研究中的突破性發現

以 A549 肺癌細胞作為模型，進行阿黴素（DOX）誘導的細胞衰老研究。透過 2D 高通量顯微影像，我們發現核仁在 DOX 處理後的面積增大，但隨著濃度增加並無顯著的差異。然而，當進行 3D 雷射共軛焦顯微鏡分析時，卻發現核仁體積隨著 DOX 濃度的增高而顯著增大，這一發現證實了 3D 分析技術在觀察細胞結構變化中的重要性。

圖1：廣視野 2D 影像和分析結果

(A) (B) (C) A549 細胞螢光和套色影像，藍色：細胞核；黃色：核仁；紅色：γH2AX。

(D) (E) 細胞核和核仁面積在 DOX 刺激下面積增加近 2 倍，但並無隨濃度繼續增加而改變。

(F) (G) 核仁數量在 DOX 刺激下 100nM 達到最多，螢光強度隨濃度提升而增加。

(H) (I) (J) γH2AX 的面積、數量和螢光強度皆在 200nM DOX 刺激下達到最大。

物鏡：PLAN APO λD 20X (NA0.8)

圖2：雷射共軛焦 3D 影像和分析結果

(A) A549 細胞在 DOX 400nM 刺激下的 3D 螢光影像。(以顏色表示 Z 軸深度：藍色：Z=0-5um；綠色：Z=5-15um；橘色：Z=15-20um)

(B) XY 平面影像、(C) XZ 平面影像

(E) (D) (F) 3D 影像分析顯示核仁體積隨 DOX 濃度而增加。

物鏡：CFI Apo LWD Lambda S 40XC WI (NA1.15)，共軛焦掃描模式：Galvano。

為何選擇 Nikon ECLIPSE Ji 進行高通量分析？

Nikon ECLIPSE Ji 內建 CMOS 感測器搭配 20X lambda D 物鏡，畫質可達 0.316 mm/pixel，即使如 γH2AX 小於 1um 顆粒構造依然可在 20 倍物鏡下清晰可見，因此可在獲取最多細胞數的單次畫面中，進行定量分析。此 2D 廣視野高通量顯微鏡的快速影像擷取、單次畫面獲取最多細胞數資訊作分析，適合大規模篩選藥物影響，用於藥物的開發與篩選。

此外， ECLIPSE Ji 還可搭配單光子雷射共軛焦系統，3D 共軛焦顯微鏡能提供細胞內部結構資訊，三維影像分析細胞體積等資訊，適用於深入研究細胞反應機制。無論在藥物實驗中候選藥物或劑量濃度的篩選，都可以透過 Nikon ECLIPSE Ji 一站式結合 2D 與 3D 影像技術，提升生物醫學研究的準確性與效率。

圖3：Nikon ECLIPSE Ji

提升新藥開發效率首選

結合 2D 和 3D 的顯微技術， Nikon ECLIPSE Ji 全自動細胞影像擷取系統使我們能夠更精確觀察藥物對細胞的影響，為藥物篩選和生物醫學研究提供強力支援。不僅提升藥物開發的篩選效率，更能夠深入了解藥物作用的機制，為未來的藥物療效測試提供可靠資料。