北京时间13日晚，中国工程院院士、清华大学自动化系教授戴琼海团队在国际期刊《细胞》上发表文章，宣布新一代介观活体显微仪器系统问世。该显微镜能在几乎不破坏细胞活性的同时，在哺乳动物活体组织中实现高分辨率、高速、长时间、低光毒性的三维观测。这意味着，在活体介观领域，我国科学家研发出了世界首个可以在哺乳动物原位进行连续长时程高速三维成像的“超级显微镜”。

在清华大学成像与智能技术实验室，团队正利用新一代介观活体显微镜观测活体小鼠大脑的细胞活动。一只小鼠被固定在观测台上，电脑屏幕上实时显示小鼠全脑神经元活动的三维影像。“这些在血管周围忽亮忽灭的荧光信号，就是小鼠大脑里密密麻麻的神经元。放大图像，每个神经元仍清晰可见；缩小图像，观测范围可达全脑。”清华大学自动化系副教授、团队成员吴嘉敏介绍，相比当前市场上最先进的商业化荧光显微镜，该介观显微镜在同样分辨率下的成像视场面积和观测时长都提升了近百倍，三维成像速度提升了数十倍。

新一代介观活体显微仪器系统进行皮层范围十万量级神经元功能成像

此外，即便使用最先进的商业化荧光显微镜，观测成像时发出的激光也会伤害细胞，影响细胞活性。该介观显微镜将有效观测时长从十几分钟延长至数十小时的同时，仍能做到几乎不破坏活体细胞，实现了低光毒性观测。戴琼海说，这一前所未有的跨空间和时间的多尺度成像能力，为复杂生物研究提供了全新视角。

利用该显微镜，科研团队实现了多个“世界首次”——首次在活体小鼠上以单细胞分辨率实现了全脑范围的高速、长时间三维观测，连续多天以单神经元精度追踪大规模神经响应；首次观测到了急性脑损伤后多脑区的免疫反应，发现大量中性粒细胞从非血管区域往脑内的迁移与回流过程；首次在小鼠免疫反应过程中同时观测到淋巴结内多个生发中心的形成过程……种种发现展示了其在神经科学、免疫学、肿瘤学、药学等领域前沿研究的广阔应用前景。

新一代介观活体显微仪器系统设备

目前，该科研成果已完成核心专利成果转化，已支撑北京大学、北京航空航天大学、中国人民解放军总医院、同济医院等国内高水平科研机构在肿瘤学、免疫学、脑科学等不同领域开展了20余项创新性生命科学研究，服务于生物制药领域。

戴琼海表示，新一代介观活体显微镜的研制与产业化，填补了世界对哺乳动物复杂生命现象介观尺度活体观测的空白，也为人类探索生命奥秘打开了新维度，有望为意识的生物学基础等人类基本问题找到答案，推动神经退行性疾病的研究。

编辑/谭卫平