四款主流的激光捕獲顯微切割平臺（上）

　　眾所周知，哺乳動物組織并非同源的。它是由不同的細胞類型組成，其功能、形態和基因表達皆不同。在很多時候，我們開展組織水平的研究，測定肝臟或腫瘤的基因表達，其實這樣只能得到混合群體的平均數。通常我們會忽略個體差異，但最近發表在《Cell》雜志上的一篇文章為我們敲響了警鐘。

　　懷特黑德生物醫學研究所的研究人員發現，并非所有的細胞都有著相似的mRNA水平，包括侵襲性癌細胞在內的一些細胞生成的mRNA比其他細胞要多好幾倍。如此看來，平均數已經不能滿足我們的要求，單細胞分析才是正道。

　　1996年，美國國家癌癥研究所(NCI)的Lance Liotta與他的同事在《Science》上發表文章，提出了一種稱為激光捕獲顯微切割(LCM)的技術。他們寫道，這種方法需要在組織切片上放置一個透明薄膜，在顯微鏡下觀察組織，并通過持續時間短的紅外激光脈沖選擇性地讓目的細胞附著在膜上。隨后取下膜，直接放入DNA、RNA或酶緩沖液中即可。

　　次年，這項技術由一家名為Arcturus的公司商業化。兩年前，Life Technologies收購了Arcturus，將其產品收入囊中。同時，市場上還有三家公司在開發類似的產品，他們分別是蔡司(Carl Zeiss Microscopy)、徠卡(Leica Microsystems)和MMI(Molecular Machines & Industries)。盡管平臺各有不同，但大致原理是類似的。

　　原理

　　通過顯微鏡選擇靶細胞，之后劃出所需要的目的細胞。激光沿著所劃的軌跡切割細胞。切割之后，開展下游分析。據介紹，大部分用戶開展RNA的qPCR或芯片分析，也有一些開展新一代測序和轉錄組分析。

　　目前只有Arcturus的LCM儀器能使用紅外激光來捕獲細胞;而蔡司、徠卡和MMI都使用紫外激光對樣品中感興趣的細胞進行切割和收集。這兩者有何不同，且聽下文分解。

　　LCM技術能夠快速方便地從組織切片中分離和純化單一類型的細胞群或單個細胞。無組織類型的限制，冷凍組織標本、石蠟包埋組織標本、細胞涂片、福爾馬林或乙醛固定，以及HE染色或不染色的組織切片都能有效地進行捕獲與轉移，因此應用頗廣。

　　四大平臺

　　Arcturus(Life Technologies)

　　Arcturus于1997年推出了世界上第一臺商用激光捕獲顯微切割系統。目前的旗艦產品ArcturusXT也是唯一將激光捕獲顯微切割(LCM)和紫外(UV)激光切割融為一體的顯微切割儀器。其他三家公司都使用紫外激光對樣品中感興趣的細胞進行切割和收集。

　　紅外激光帶來了溫和的捕獲技術，能保留生物分子的完整性，是單細胞和少量細胞的理想選擇。紫外激光實現了前所未有的速度和精確度，非常適合高密度組織結構的切割和大量細胞的捕獲。兩種激光結合起來，讓您能夠輕松地收集同一樣本中的單細胞和大塊結構。

　　ArcturusXT的基本原理是通過低能紅外激光脈沖激活熱塑膜――乙烯乙酸乙烯酯(EVA)膜，在直視下選擇性地將目標細胞或組織碎片粘到該膜上。將帶有熱塑膜的塑料帽，放到組織切片上的目標部位。顯微鏡直視下選擇目標細胞，發射激光脈沖，瞬間升溫使EVA膜局部熔化。熔化的EVA膜滲透到切片上微小的組織間隙中，并在幾毫秒內迅速凝固。組織與膜的粘合力超過了其與載玻片間的粘合力，從而可以選擇性地轉移目的細胞。

　　ArcturusXT激光捕獲顯微切割系統有著開放的平臺，能夠升級并擴展，以滿足不斷變化的研究需求。可用的顯微鏡接口讓用戶能修改系統，開展其他的應用，比如增加一臺照相機用于高分辨率成像。開放的系統設計還實現了載物臺插板的輕松互換，以容納不同的樣本形式，如神經生物學研究所用的更大玻片。

　　索取ArcturusXT的更多資料

　　徠卡

　　徠卡提供LMD6500和LMD7000激光顯微切割系統，利用紫外激光分離顯微鏡頭之下的目標區域，并通過重力這種溫和的方法來收集樣品。

　　為了獲得純凈的樣品，精度對于顯微切割是不可忽視的。在徠卡LMD6500和LMD7000系統中，使用高精度的光學組件來控制激光束移動。光束焦點有自動修正功能，分別有兩種模式可供選擇：全自動模式和交互模式，同時顯微鏡樣品臺和樣品本身保持不動。通過這種ZL方法，可以達到超乎想象的精度。

　　有時，快速收集樣本對于下游分析來說也很重要。在顯微切割過程中，只要移動輕巧的光學鏡頭就能控制激光束。這種方法可以在高倍率鏡頭下進行精確地切割，在低倍率鏡頭下進行快速切割，確保最快捕獲目標樣本，最大程度降低了組織降解的風險。

　　當目標區域被切割后，就會輕輕地掉落到收集管中，沒有其他多余的復雜步驟。而且更重要的是，樣品本身沒有接觸到任何其他物體，這就使污染的風險降至最低。收集裝置可以預先加入培養液(針對活細胞)或緩沖液(針對下游分析)。

　　LMD6500和LMD7000這兩款儀器的區別在于脈沖能量不同。LMD6500提供一個脈沖能量為50 μJ，固定重復頻率的激光器，而LMD7000提供高達120 μJ的脈沖能量，且功率和頻率可調。用戶可以根據材料來調節激光的粗細、強弱和速度。