ECLIPSE Ji

智能成像系统

访谈

研究人员访谈 智能自动化共聚焦显微镜：ECLIPSE Ji 改变 3D 细胞研究的未来

比利时蒙斯大学（UMONS）生物科学研究所，AdHuCell 平台；SYMBIOSE 实验室，Sylvain Gabriele 教授

比利时蒙斯大学（UMONS）的 Sylvain Gabriele 教授是力学生物学领域的顶尖研究者，致力于探究细胞如何感知、响应机械力并保留对机械力的记忆。他的SYMBIOS E实验室与他共同创立的 AdHuCell 平台相结合，融合先进生物工程与 3D 细胞培养技术，从物理学视角探索细胞迁移、组织结构和癌症扩散等关键生物学过程。

力学生物学：研究背景与专业方向

- 我们深入研究前沿领域，揭示细胞感知和响应“力”的机制。

波浪形基底上的弯曲上皮组织
Madin-Darby 犬肾细胞（MDCK）
Alexa Fluor 488 鬼笔环肽标记肌动蛋白 Actin（绿色）
Hoechst 33342 标记 DNA（蓝色）
图片由蒙斯大学 Marine LUCIANO 博士与 Sylvain GABRIELE 博士授权使用
 

请介绍一下您自己，并描述您的专业领域和研究重点？

我是 Sylvain Gabriele，比利时蒙斯大学教授，负责领导 SYMBIOSE 实验室，并在生物科学研究所中共同主持 AdHuCell 平台。我们的研究聚焦于力学生物学，特别是机械力如何塑造细胞行为。我们探究细胞如何感知、适应并保留对基质硬度、约束限制和曲率等物理信号的记忆。为解答这些问题，我们结合先进的生物材料、工程化 3D 微系统以及高分辨率成像技术，这种综合方法使我们能够揭示机械相互作用如何调控组织形态发生、癌症侵袭和再生等关键生物学过程。

借助 ECLIPSE Ji 克服 3D 成像挑战

- 我们探讨 ECLIPSE Ji 如何凭借其卓越的易用性与自动化能力克服复杂 3D 培养样品成像所面临的挑战。 

在使用 ECLIPSE Ji 之前，您在处理 3D 细胞培养或复杂基质时遇到的主要成像挑战是什么？

我们团队投入大量精力开发定制微系统、3D 细胞培养体系和生物工程化基质，以解决细胞生物学中的关键问题。我们需要一套成像系统，能够自动化从样品检测到图像采集的常规步骤，同时在大体积

智能成像系统 ECLIPSE Ji

弹性体（PDMS）制备并键合于玻璃基底的微流控回路

您最初是如何了解到 ECLIPSE Ji 的？是什么促使您尝试使用它？

通过与欧洲尼康的合作，我们是 Ji-AX 在欧洲发布后首批探索该系统的实验室之一。我第一次接触该系统是在访问莱顿尼康生物成像实验室期间，当时我们正在进行 NSPARC 实验。亲眼看到它的运行令人深受启发，因为它恰好提供了我们一直在寻找的直观、自动化的成像工作流程。我们立即意识到，它有望成为高内容成像与先进三维研究之间的桥梁，尤其适用于我们依托新建立的 AdHuCell 平台所开展的类器官和力学生物学项目。

首次使用时，ECLIPSE Ji 的哪些特定功能给您留下了深刻印象？

首先是智能自动化。该系统可在几秒内检测样本、调节照明和对焦，并优化成像条件。它非常直观，让学生和研究人员能够专注于实验本身而非仪器设置。我们也很看重它提供的灵活性：用户可以使用 Smart Assays 在全自动模式下操作，或在需要更多控制时无缝切换到高级 AX 共聚焦采集。

将 3D 分析应用于力学生物学研究

- 一种新的成像方法弥合了细胞超微结构与组织层面动力学之间的鸿沟，使我们能够更深入地理解复杂的生物系统。

人乳腺上皮细胞（MCF10-A）
F-actin 用 Alexa Fluor 488 鬼笔环肽标记（绿色），Hoechst 33342（蓝色），纤连蛋白（fibronectin）用Alexa Fluor 594标记（橙色）
图片由蒙斯大学 Yohalie KALUKULA 博士与 Sylvain GABRIELE 博士授权使用。

ECLIPSE Ji 如何助力或推动您的力学生物学研究？

它改变了我们采集和分析 3D 细胞行为的方式。使用大视场共聚焦模式，我们可以对整个微组织或迁移中的细胞群体进行成像，同时仍能分辨肌动蛋白排列和细胞核形变等精细结构。这种多尺度能力对于将细胞尺度结构与组织层面力学联系起来至关重要，而这正是我们研究的核心。

人乳腺上皮细胞（MCF10-A）肿瘤球状体。
F-actin 使用 Alexa Fluor 488 鬼笔环肽标记（绿色），
E-钙黏蛋白（E-cadherin）免疫染色（红色），细胞核用 Hoechst 33342 标记（蓝色）。
图片由蒙斯大学 Marine LUCIANO 博士与 Sylvain GABRIELE 博士授权使用。

在您的实验室中，哪些应用或实验从 ECLIPSE Ji 中获益最多？

我们近期关于乳腺肿瘤球状体力学和小细胞簇受限迁移的工作尤其受益于该系统。例如，我们现在能够追踪细胞骨架在球状体大小或机械应力下的变形过程中发生的重组情况，同时生成以往因过于耗时而无法采集的高通量数据集。

您觉得 ECLIPSE Ji 的界面和操作控制是否易于使用，尤其是在处理复杂的 3D 细胞培养或力学生物学实验时？

极其用户友好。界面引导用户完成每一步，即使非专业人士也能轻松上手。它特别适合培训年轻研究人员，同时仍能提供定量生物物理学和力学生物学实验所需的精确度和可重复性水平。

在层流罩下进行样品制备，随后在 96 孔板上使用 NIS-Elements 样品导航功能并进行共聚焦成像。

您是否使用过 ECLIPSE Ji 和 SE 软件中包含的分析方案（Assays）？

如果使用过，您的体验如何？

是的，我们经常使用集成在 Ji 和 NIS-Elements 软件中的 Smart Assays 分析方案。这些功能操作直观，只需几次点击即可运行标准化成像工作流程。这些方案特别适合常规实验，显著简化了我们的日常操作流程，使图像采集和分析更加稳健、可重复，并且无论用户专业水平如何都能轻松使用。

NIS-Elements 智能实验

分析结果界面

通过自动化提升可重复性与易用性

- 通过标准化成像工作流程，自动化有助于确保数据质量的一致性，使实验更高效，并让所有用户都能轻松上手。

您觉得培训新用户使用 ECLIPSE Ji 的情况如何？

与标准电动显微镜相比，ECLIPSE Ji 的培训有何不同？

与传统的电动显微镜相比，对新用户进行Ji的培训要简便得多。界面具有引导性和可视化，且由于许多步骤是自动化的，用户很快就能建立信心。它彻底改变了我们向实验室新成员介绍成像的方式，他们几乎可以立即得到可靠的数据。

人乳腺上皮细胞（MCF10-A）在粘附性微图案上的表现。
F-actin 用 Alexa Fluor 488 鬼笔环肽标记（绿色），Hoechst 33342 标记DNA（蓝色）
图片由蒙斯大学 Yohalie KALUKULA 博士与 Sylvain GABRIELE 博士授权使用。

人真皮成纤维细胞。
F-actin 使用 Alexa Fluor 594 偶联鬼笔环肽标记（红色）
γH2AX免疫染色（绿色）
细胞核使用 Hoechst 33342 标记（蓝色）
图片由蒙斯大学 Roaxane AUCOUTURIER 与 Sylvain GABRIELE 博士授权使用。

使用这台显微镜后，您是否注意到重复性或数据一致性有所改善？

自动化和预定义成像方案确保所有用户在一致条件下采集数据，最大限度减少了不同实验批次和操作人员之间的差异。这显著提高了我们数据集的可重复性和一致性，特别是在长期3D培养实验中，以往照明或对焦的微小差异都会影响结果。例如，我们现在使用 γH2AX 染色结合"Smart Assays"，能够获得更加稳健可靠的 DNA 损伤测量结果。

共聚焦系统集成实现多尺度分析

- 从快速筛查到高分辨率成像，该集成工作流程支持在多个尺度上实现流畅、高效的分析。

ECLIPSE Ji 有哪些独特或创新之处，使其区别于您使用过的其他显微镜？

它集自动化、多功能性和光学性能于一体，很少有系统能在同一平台上如此无缝地从常规成像切换到先进的共聚焦采集。对我们而言，它已成为一台日常使用的显微镜，同时也能支撑前沿研究。

波浪形基底上的弯曲上皮组织
Madin-Darby  犬肾细胞（MDCK）
左图：Alexa Fluor 488鬼笔环肽标记肌动蛋白（绿色），Hoechst 33342 标记 DNA（蓝色）
右图：质膜标记物（红色），Hoechst 33342 标记DNA（蓝色）
图片由蒙斯大学 Marine LUCIANO 博士与 Sylvain GABRIELE 博士授权使用。
 

ECLIPSE Ji 与 AX 共聚焦的兼容性是否提升了您研究 3D 培养或生物工程微系统的能力？

如果是，体现在哪些方面？

当然。Ji-AX 与我们的 AX 共聚焦系统和高倍硅油物镜无缝集成。我们最近使用它研究了肌动蛋白皮层如何在受限细胞迁移过程中参与机械记忆的稳定。目前，我们正借助 Ji 在 AX 聚焦模式下的性能，研究细胞间的相互作用以及由健康细胞和肿瘤细胞组成的弯曲上皮组织和乳腺类器官中复杂的细胞骨架结构。从快速的 Ji 成像到高分辨率的 AX 聚焦成像，这一工作流程使我们能够在多个尺度上研究同一的生物学过程。

图片由蒙斯大学 Marine LUCIANO 博士与 Sylvain GABRIELE 博士授权使用。

与之前使用的系统相比，ECLIPSE Ji 配合 AX 共聚焦显微镜在哪些方面改善了您的工作流程或实验结果的质量？

能否举一个例子，说明该系统如何帮助您捕捉到以往无法观察到的细节？

ECLIPSE Ji-AX 显著加速并简化了我们的工作流程。其自动化结合高性能共聚焦成像，使我们能够在保持卓越图像质量的同时，更快地从样品获取结果。例如，在研究乳腺肿瘤球状体时，我们现在能够分辨肌动蛋白皮层的排列，并检测形变或受限迁移过程中细微的细胞骨架重排——这些细节在以往的系统中非常难以捕捉。这对于将机械力与细胞内结构变化联系起来是一项重大进步。

对实验室研究的影响与未来展望

- 该系统已在实验室中广泛应用，我们探讨其如何持续支持当前研究，同时为开发先进3D肿瘤模型开辟新的可能性。

您从团队或合作者那里收到了关于 ECLIPSE Ji 的哪些反馈？

反馈非常积极。实验室里的每个人都很欣赏 Ji 的操作直观和易用性，即使是新入学的博士生在经过简单培训后也能获取可发表级别的图像。我们的合作者也对 Ji 的速度、可重复性和一致性印象深刻，特别是在 2D 培养、肿瘤球状体和类器官的比较研究方面。总体而言，Ji 已迅速成为我们成像设施中使用最广泛的仪器之一。

如果您能用一两句话总结使用 ECLIPSE Ji 的体验，您会说些什么？

ECLIPSE Ji-AX 改变了我们的工作方式，它将智能自动化与高端成像相结合，让实验室中的每个人都能使用先进显微镜技术。它代表了易用性与科学深度之间的理想平衡。

您会向其他研究人员推荐尼康 ECLIPSE Ji 吗？如果会，原因是什么？

当然。它非常适合从事 3D 培养、类器官甚至单细胞研究的研究人员，他们需要高质量成像，且无需花费数小时进行仪器设置。它节省了时间、提高了可重复性，最终让科学家能够专注于发现本身而非技术复杂性。

请谈谈您的未来目标和展望。

我们的目标之一是建立一个预测性框架，用于研究 3D 肿瘤球状体和类器官结构中的机械记忆。我们致力于理解曲率、约束限制和机械应力如何动态重排细胞骨架和细胞核，以及这些变化如何影响侵袭行为。在 ECLIPSE Ji-AX 上通过将快速落射荧光筛选与高分辨率共聚焦成像相结合，我们可以在同一肿瘤球状体内直接将组织尺度的结构与单细胞力学状态关联起来。在未来几年，计划将 3D 肿瘤模型发展为定量研究平台，以研究力学经历如何驱动乳腺癌扩散。

ECLIPSE Ji 持续支持 Gabriele 教授的研究，体现了尼康"让先进成像触手可及"的愿景。

*文中所列研究人员所属机构及职务均为访谈当时的任职信息。
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