旧瓶装新酒：翻新十年的生物学技术

旧瓶装新酒：翻新十年的生物学技术

　　

（一淋巴结中关键的免疫因子：T细胞（绿色），B细胞（红色），树突状细胞（蓝色），插图为T细胞与网状纤维（红色），这两张图片均通过TPLSM获得）

生物通报道：双光子激光扫描显微技术（two-photon laser-scanning microscopy，TPLSM）是一种能帮助研究人员在三维水平上观察到哺乳动物免疫系统发育，以及感染后反应这些细胞变化的显微技术。

在激光照射下，基态荧光分子或原子吸收一个光子后成为激发态，随后又弛豫到某一基态，同时以光子形式释放能量而发出荧光，这一过程就是通常的单光子激发情况，TPLSM显微技术原理是利用一个分子或原子可以在同一个量子过程中，同时吸收两个光子而成激发态的过程（见下图），这样无需使用紫外光源就能达到检测紫外荧光探针的目的。

（单、双光子激发过程示意图）

TPLSM代表了共焦激光技术之后的又一大显微技术的飞跃——这种共焦激光技术利用的是单高能量光子，会引起光漂白（photobleaching）和光毒素（phototoxicity），而且不能穿透组织。TPLSM最初在1990年进入了生物学领域，带给了这一领域一番新面貌。

历经十多年，两项免疫学研究又重新赋予了TPLSM技术新内容，来自加州大学欧文分校生理学与生物物理学教授Michael Cahalan利用这一技术追踪了一个完整鼠科淋巴结的T细胞和B细胞，Cahalan表示，“我们觉得就像一个生物学家首次看到一个新物种以及其运动一样。”研究人员甚至可以看到小鼠细胞对进入的抗体是如何进行免疫反应的，这些被他们称为“系统”和“蜂拥”的行为也许反应了T细胞师姐抗体，以及被激活的过程。

另外来自加州大学伯克利分校的免疫学助理教授Ellen Robey则观测到了T细胞发育早期阶段相似的stop-and-go行为。利用TPLSM技术，她检测到了重聚胸腺器官培育系统中胸腺基质细胞（thymocyte-stromal cell）的相互作用，发现有时胸腺细胞与胸腺基质细胞会建立稳定的相互联系，有时又会这些胸腺细胞有会发生迁移。Robey说，“许多人认为这些细胞行动缓慢...但是这一研究告诉了我们这些细胞是多么的灵活。”

这些研究人员都表示这项技术对于免疫学而言意义重大，有显微镜制造商已经生产了相关产品，一些实验室也已购进了这一仪器，比如加州大学欧文分校的Ian Parker，他表示home-built的机器可以便宜大约50万美元，而且有利于设计成研究人员希望的形式。
（生物通：张迪）

参考资料：

1. W. Denk et al., "Two-photon laser scanning fluorescence microscopy," Science, 248:73-6, 1990. 

2. M. J. Millier et al., "Two-photon imaging of lymphocyte motility and antigen response in intact lymph node," Science, 296:1869-73, June 7, 2002. 

3. P. Bousso et al., "Dynamics of thymocyte-stromal cell interactions visualized by two-photon microscopy," Science, 248:1876-80, June 7, 2002.