Delmic光電聯(lián)用助力解決植物樣品盲切Cryo-ET薄片中的難題
文獻來源：
Pöge Matthias, Dickmanns Marcel, Xu Peng, Li Meijing, Schiøtz Oda H, Kaiser Christoph OJ, Ma Jianfei, Bieber Anna, Capitanio Cristina, Brenner Johann, Riggi Margot, Klumpe Sven, Miras Manuel, Kazemein Jasemi Neda S, Schulze Waltraud X, Simon Rüdiger, Frommer Wolf B, Plitzko Jürgen M, Baumeister Wolfgang (2025) Making plant tissue accessible for cryo-electron tomography eLife 14:RP106455
https://doi.org/10.7554/eLife.106455.1
冷凍電子斷層掃描是揭示細胞內分子機器原位結構的關鍵技術。然而，對于體積大、結構復雜的多細胞植物組織，其樣品制備長期面臨兩大挑戰(zhàn)：高壓冷凍后樣品“不透明”，難以定位；聚焦離子束銑削時如同“盲切”，成功率低。
近期，一項發(fā)表于《eLife》的研究取得了根本性突破。馬普研究所等團隊首次系統(tǒng)建立了多細胞植物組織的冷凍電鏡工作流程，成功對苔蘚、擬南芥胚胎等多種植物組織進行了亞納米分辨率的原位結構解析。
此項成功的關鍵，在于將Delmic集成光電聯(lián)用系統(tǒng)作為整個工作流的“核心導航”。
01 挑戰(zhàn)：從“盲切”到“導航”
植物樣品經高壓冷凍后，目標細胞被包裹在厚達數(shù)十微米的透明冰中，在電子束下無法直接識別。傳統(tǒng)的離子束銑削缺乏定位能力，難以精確切割出包含特定細胞器或連接處的超薄冰片。
解決方案：熒光引導的精準定位
研究團隊利用Delmic的Meteor集成熒光顯微鏡與Odemis控制軟件，構建了精準的空間定位系統(tǒng)：
- 宏觀篩選：利用熒光顯微鏡，通過植物組織的自發(fā)熒光，快速鎖定感興趣的區(qū)域。
- 原位關聯(lián)：在雙束電鏡內，集成熒光模塊可在銑削前、中、后多次對同一區(qū)域進行成像，將熒光信號（目標位置）與電子束圖像（樣品形貌）進行像素級精準關聯(lián)。
- 深度確定：通過獨特的“FIB-view”模式，從離子束角度進行熒光成像，精確判斷目標結構在冰層下的深度，確保其被完整保留在最終的超薄冰片中。
圖為苔蘚的冷凍處理與高壓冷凍 (HPF) 的比較
02 結果：從方法到發(fā)現(xiàn)
憑借這一導航系統(tǒng)，該研究實現(xiàn)了：
- 流程成功建立：在苔蘚、擬南芥、濱藜等多種植物組織上，穩(wěn)定制備出高質量冷凍切片。
- 結構成功解析：對葉綠體中的Rubisco酶進行了原位亞納米分辨率結構解析，并發(fā)現(xiàn)其非隨機分布的排列特征。
這項研究證明，光電聯(lián)用技術是解鎖復雜多細胞樣品，尤其是植物樣品，進行冷凍電子斷層掃描的必備鑰匙。它解決了“看得見”（熒光定位）和“切得準”（FIB加工）的根本矛盾。
03 為何選擇Delmic
此項研究并非簡單地使用一臺熒光顯微鏡。它突顯了真正深度集成、為關聯(lián)工作流優(yōu)化的光電聯(lián)用系統(tǒng)的不可替代優(yōu)勢：
- 硬件深度集成：Delmic的Meteor集成式熒光顯微鏡，專為FIB-SEM環(huán)境設計，光路與離子束、電子束精準校準，確保熒光圖像與電鏡圖像的空間對應關系精確無誤，這是后期精準定位的基礎。
- 軟件智能控制：其配套軟件（如Odemis）實現(xiàn)了對熒光成像、電鏡成像和離子束控制的統(tǒng)一協(xié)調。研究人員可以直接在關聯(lián)圖像上測量距離、規(guī)劃銑削圖案，將復雜的空間計算轉化為直觀的操作指令，極大提升了工作效率與成功率。
- 流程無縫銜接：從離機初篩到機上精確定位、深度校準，再到最終的FIB銑削，光電信號始終是貫穿全程的引導線索。Delmic的系統(tǒng)正是為這樣連續(xù)、閉環(huán)的關聯(lián)工作流程而生，避免了不同設備間轉移樣品帶來的誤差和風險。
圖為樣品篩選和靶向薄片制備
覃思科技作為 Delmic 光電聯(lián)用（CLEM）系統(tǒng)在中國的唯一代理商，致力于將這一國際領先的研究平臺引入國內科研一線，助力生命科學前沿研究。Delmic 提供的并不僅是一套硬件設備，而是經全球頂尖實驗室長期驗證的、完整而成熟的集成式關聯(lián)顯微解決方案，覆蓋從樣品制備、精準定位到數(shù)據(jù)采集與關聯(lián)分析的lamella milling完整流程，尤其是最新推出的METEOR 2.0系統(tǒng)，進行了多項重要改進和升級，可顯著提升復雜生物問題的研究效率與可靠性。
該系統(tǒng)廣泛適用于多類生命科學研究方向，包括但不限于：
- 細胞生物學（Cell Biology）：亞細胞結構的精準定位與功能解析
- 神經生物學（Neuroscience）：突觸結構與神經功能的相關研究
- 微生物學與感染生物學（Microbiology & Infection Biology）：病毒 / 細菌感染及宿主互作機制
- 細胞器與膜動力學（Organelle & Membrane Dynamics）：自噬、內吞及分泌通路研究
- 發(fā)育生物學與模式生物（Developmental Biology）：組織與胚胎中的精確定位分析
- 細胞病理與轉化醫(yī)學（Pathology & Translational Research）：疾病相關超微結構與病理機制研究
通過 Delmic METEOR/METEOR 2.0系統(tǒng)，科研工作者能在同一樣品、同一興趣區(qū)域（ROI）內，將“光學看到的功能信號”與“電鏡解析的超微結構”精準對應，為細胞生物學、神經科學、感染機制及亞細胞結構研究提供強有力的技術支撐。
