新華社北京9月14日電（記者魏夢佳）人體內(nèi)不同類型細胞間每時每刻都在發(fā)生交互作用，針對此進行的研究被視為“介觀”尺度研究。以大視場、高分辨率、長時程“看清、看全”大規(guī)模細胞間的三維交互行為，對生命科學(xué)研究至關(guān)重要。

歷經(jīng)十余年探索，清華大學(xué)戴瓊海團隊自主研發(fā)出新一代介觀活體顯微儀器——RUSH3D，其兼具厘米級三維視場與單細胞分辨率，可以每秒20次的高速三維成像速度，實現(xiàn)長達數(shù)十小時的全景連續(xù)觀測。這一重要成果于13日晚發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細胞》。

圖為RUSH3D系統(tǒng)原型（左）、RUSH3D與常規(guī)顯微鏡在活體小鼠腦部拍攝的視野對比（右）（受訪者供圖）

中國工程院院士、清華大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長戴瓊海教授表示，這是國際上首次在哺乳動物活體器官上實現(xiàn)的全景式、長時程的高速三維成像觀測，其時空跨尺度成像能力為研究大規(guī)模細胞交互行為，推動腦科學(xué)、免疫學(xué)、藥學(xué)等研究提供了全新視角和工具。

兼具大視場、高分辨率、低損傷是觀測儀器研制的國際性難題。受限于此，科學(xué)家們一直很難在哺乳動物的活體器官上同時看到大量細胞的交互作用。觀測儀器要么視野范圍覆蓋有限，如同“管中窺豹”；要么成像精度不夠，難以達到單細胞尺度；要么僅能觀測一個片段，難以完整記錄全過程。

圖為戴瓊海教授（中）帶領(lǐng)團隊在實驗室開展儀器測試（受訪者供圖）

為此，戴瓊海帶領(lǐng)團隊攻克多重難關(guān)，最終研制出RUSH3D。清華大學(xué)自動化系副教授吳嘉敏說，相比目前市場上最先進的熒光顯微鏡，RUSH3D在同分辨率下的成像視場面積、有效觀測時長均提升了近百倍，三維成像速度提升了數(shù)十倍。

“過去我們用傳統(tǒng)顯微鏡只能看到器官局部，比如小鼠腦的某個腦區(qū)，現(xiàn)在用RUSH3D相當(dāng)于讓100臺顯微鏡同時觀測，可完整覆蓋活體小鼠腦皮層范圍，捕捉10萬量級神經(jīng)元的動態(tài)交互過程，有望揭示腦神經(jīng)環(huán)路工作機理。”吳嘉敏表示。

“RUSH3D的研制與產(chǎn)業(yè)化填補了對復(fù)雜生命現(xiàn)象介觀尺度活體觀測的空白，標(biāo)志著我國在活體介觀顯微成像領(lǐng)域處于國際前沿。”戴瓊海說。目前，該儀器已支持國內(nèi)多所高校院所在腫瘤學(xué)、免疫學(xué)、腦科學(xué)等領(lǐng)域開展系列創(chuàng)新性研究。