形態(tài)學（morphology ）源自希臘語morphe，最早是由歌德倡導的，特指一門專門研究生物形式的本質的學科。研究至今，形態(tài)學作為生物學的主要分支學科，其目的是描述生物的形態(tài)和研究其規(guī)律性。廣義地來說，它包括研究細胞階段形態(tài)的細胞學的大部分，以及探討個體發(fā)生過程的發(fā)生學。狹義的形態(tài)學主要是研究生物的成年個體的外形和器官構造。

而細胞形態(tài)學則主要研究細胞及各組成部分的顯微結構和亞顯微結構，包括表現(xiàn)細胞生命現(xiàn)象的生物大分子結構的科學。目前研究所的形態(tài)學平臺主要圍繞著細胞形態(tài)學而建設的。

目前研究所形態(tài)學平臺主要有MMI CellEctor Plus單細胞捕獲系統(tǒng)、PALM MicroBeam—激光顯微切割系統(tǒng)、TMA組織芯片儀和Leica TCS STED-3X超敏激光共聚焦顯微鏡四臺儀器共同組成。這四臺儀器均可以開展對外服務。

一、MMI CellEctor Plus單細胞捕獲系統(tǒng)

MMI CellEctor plus自動微量單細胞抓取分選系統(tǒng)是瑞士MMI公司一款主要用于識別、挑取、轉移懸液中單細胞或者單一類型細胞（如循環(huán)腫瘤細胞、內皮細胞、干細胞以及血液、骨髓中相關細胞等）。借助于高清晰度的CCD相機成像，操作者可直觀看到目的細胞，隨后通過操控軟件控制毛細管高效地完成對懸浮細胞或者貼壁細胞的挑取，并把細胞轉移到PCR管和微量PCR孔板等后續(xù)實驗裝置。該系統(tǒng)以“所見即所得”的方式，幾乎涵蓋所有的單細胞獲取途徑，整個過程可視化，操作簡單，挑取準確。獲得的目的細胞存活率高、純度高，而且不破壞細胞組織的特性，可進行下游基因、蛋白水平的研究，是高精準、全自動分選沉積單細胞的不二首。

伴隨著單細胞技術的進展，腫瘤學研究、伴隨著單細胞技術的進展，腫瘤學研究、免疫學研究、發(fā)育生物學研究（早期胚胎發(fā)育）、神經科學研究和干細胞研究等領域都取得了新的成果和進展。采用CellEctor Plus自動微量單細胞抓取系統(tǒng)在從少量血液、骨髓少量血液、骨髓少量血液、骨髓少量血液、骨髓各種組織細胞懸浮液各種組織細胞懸浮液中抓取任何單一類型細胞或稀有細胞（如循環(huán)腫瘤、內皮干細胞等）。這些無法用傳統(tǒng)技術開展研究的、比較難獲得的、珍貴臨床細胞樣品也是能夠從單轉錄組學研究技術中獲好處的一個研究方向。

1、循環(huán)腫瘤細胞的分選挑取

實體瘤脫落進入血液循環(huán)系統(tǒng)中成為腫瘤細胞（circulating tumor cell, CTC），在血液樣本中數(shù)量非常少，是一個非常好的單細胞研究方向。對單個 CTC 細胞進行轉錄組學分析可幫助臨床醫(yī)生選擇合適的抗癌藥物和治療方案，還可隨時監(jiān)測病情的進展況和療效。通常采用免疫磁珠技術或者IsoFluxIsoFlux等系統(tǒng)初步富集CTC后，再采用CellEctor系統(tǒng)進行單細胞分離。德國K.Pachmann等利用 MMI CellEctor系統(tǒng)從乳腺癌病人外周血中分離單個表皮來源的陽性細胞。

2、干細胞研究

干細胞是具有自我更新和分化潛能的異質性群體。由于分離純化方式的限制 , 對于干細胞的認識大都是基群體水平。越來越多的證據(jù)表明 , 干細胞自我更新及分化的分子機制以及與干細胞功能失調的相關疾病產生都是在單細胞水平發(fā)生的。

近年來 , 單細胞相關技術在干細胞基礎研究及其相關領域中獲得迅速應用。如為確定造血干細胞的突變程度，判斷正常轉化成急性髓造血干細胞的突變程度，判斷正常轉化成急性髓性白血病腫瘤細胞之后的突變程度）腫瘤細胞之后的突變程度，采用CellEctor系統(tǒng)可快速溫和挑取各種程度的干細胞，保持活力，進行后續(xù)研究。

3、外周血中胎兒細胞的篩選

孕婦外周血中存在的胎兒細胞有多種類型如滋養(yǎng)層細胞（trophoblasts）、淋巴細胞、淋巴細胞（lymphocytesytes）、粒細胞（granulocytes）和有核紅細胞（nucleated erythrocytes）等，胎兒細胞的數(shù)量是極其稀少的，有效地分離到胎兒細胞是非損傷性產前診斷的主要困難。

目前很多研究都是聯(lián)合使用種富集方法如密度梯離心、 MACS和熒光激活的流式細胞術 FACS 等，之后再通過CellEctor分離獲得單個細胞。

4、微生物生態(tài)學研究

絕大多數(shù)（絕大多數(shù)（ 99% 的物種）微生都是無法進行人工培養(yǎng)的物種，這些不能培養(yǎng)的微生物被科學家們形象地稱作界“暗物質（ dark matter）”，最適合進行單細胞基因組測序的研究項目。可采用CellEctor系統(tǒng)進行單克隆的挑取用于下游實驗。

因儀器購買費用較為昂貴，加之每次使用會對儀器造成損耗，故研究所暫擬定儀器使用收費標準如下：

院內人員：100元/小時儀器損耗費

院外人員：200元/小時儀器損耗費

二、PALM 激光顯微切割系統(tǒng)

PALM MicroBeam激光顯微切割系統(tǒng)：完整的顯微切割系統(tǒng)和顯微鏡系統(tǒng) (可完美的分離無菌活細胞和固定樣品,以及所有的常規(guī)顯微鏡應用)。PALM 激光顯微切割系統(tǒng)是連接顯微鏡與精確分子生物學分析的橋梁。PALM MicroBeam采用的專利技術，無污染地捕獲要求最苛刻的樣品，包括冰凍切片、福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）材料、自然組織（新鮮植物）、活體細胞及染色體。同時PLAM系統(tǒng)還可以實現(xiàn)從單個樣品的實驗到高通量實驗。目前已經在很多領域有這廣泛的應用。

激光顯微切割，本質是一種樣品純化設備；和普通純化設備的不同在于，這種純化設備可以結合形態(tài)學的判斷，在此基礎上進行有目的的微區(qū)提取，然后針對提取的微區(qū)進行DNA、RNA、蛋白質甚至單個活細胞的分析。目前，激光切割已經成為生物學研究的基礎設備之一，激光顯微切割，搭起了形態(tài)學和分子病理學的橋梁，對于臨床診斷和科研工作的深入都有重要意義。

1、聯(lián)合病理科，進行精準診斷

普通明場切片（如HE染色切片），癌和癌旁組織的分子生物學診斷。如下圖，使用激光顯微切割，可以分離鏡下依靠肉眼難以判斷的癌和癌旁組織，分離之后，分別對不同部位的組織進行測序，由此得到分子水平的檢測結果；反過來，依靠分子測序結果，也同時提高了鏡下診斷的能力。

免疫組化處理的樣品，進行感興趣區(qū)域微區(qū)提取，然后提取DNA，擴增，進行測序，得到分子診斷結果。因為某些樣品的特殊性，及染色過程和不同廠家試劑得差異，免疫組化的結果很難給出明確的診斷結果，那么結合測序或者熒光定量PCR技術，可得到極高準確度的分子診斷結果。

2、結合FISH和測序技術

目前，分子病理的診斷手段主要有FISH和測序兩大技術，FISH可以檢測部分特定基因序列和定位，測序可以得到詳細的靶點DNA堿基序列。使用激光顯微切割，可以將已經進行過FISH診斷的樣品，在原位進行微區(qū)提取，然后再進行測序，這樣就把FISH的定位和測序儀的準確定性結合起來，給出更為準確的診斷結果。這種結合，不但在臨床上有重要意義，同時，也推動病理科由臨床向致病機理的分子水平研究。

（左圖，切割前；右圖，切割收集）

除了以上典型的應用，激光顯微切割還可用于其它感興趣微區(qū)樣品的提取，活細胞純化，實現(xiàn)真正的單細胞克??；癌癥的個體化研究；單細胞水平的RT-PCR；還可以用來收集阿茲海默癥病人淀粉樣的蛋白斑；在遺傳學還可以用于染色體收集；等等相關的應用。不僅在病理科，對于其它開展科研的科室，都是一種非常有用的樣品純化設備。

因儀器購買費用較為昂貴，加之每次使用會對儀器造成損耗，故研究所暫擬定儀器使用收費標準如下：

院內人員：100元/小時儀器損耗費

院外人員：200元/小時儀器損耗費

三、TMA組織芯片儀系統(tǒng)系統(tǒng)

組織芯片技術（TMA技術）是通過點樣的方式將數(shù)十個甚至數(shù)百個不同的組織標本信息集中到一個蠟塊上，可用于高通量檢測不同組織中DNA、RNA和蛋白質等分子的變化情況，具有微型化和自動化的特點。

組織芯片適應于所有組織染色和原位免疫組化分析、mRNA原位雜交、原位熒光雜交、TUNEL、原位PCR和原位RT-PCR。其優(yōu)點是組織芯片具有體積小、信息含量高、并可以根據(jù)不同的需要進行組合和設計。

該系統(tǒng)既可用于醫(yī)學基礎研究，也可用于臨床研究，還可用于分子診斷、預后指標、靶向治療、抗體和藥物篩選、基因表達分析等領域。該系統(tǒng)可廣泛用于病理臨床診斷、病理教學、組織學細胞成像、熒光分析、免疫組化數(shù)字成像。

四、超高分辨率激光共聚焦顯微鏡系統(tǒng)

Leica TCS STED-3X 該系統(tǒng)即可做常規(guī)共聚焦掃描，也可進行STED超高分辨率掃描，滿足日常研究和一些特殊研究應用。由于該系統(tǒng)的靈活性，搭載徠卡快速掃描頭，可對亞細胞結構的動態(tài)過程進行快速成像。這就意味著：可突破光學分辨率極限進行活細胞成像。多色的STED超高分辨率成像使得蛋白共定位研究進入一個更高的水平。

STED特別適合應用于組織和細胞內微小結構和物質的觀察，如膜蛋白與膜微結構域、膜結構細胞器內部的微小結構觀察、細胞骨架結構、神經元突觸研究、細菌內部的物質結構研究等等。

超高分辨率激光共聚焦顯微鏡可被廣泛應用于細胞生物學、干細胞研究，生物化學、藥理學、生理學、發(fā)育生物學、遺傳學、組胚學、神經生物學、微生物學、寄生蟲學、病理學、免疫學、環(huán)境醫(yī)學和營養(yǎng)學等各個領域。

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