形態(tài)學(xué)（morphology ）源自希臘語(yǔ)morphe，最早是由歌德倡導(dǎo)的，特指一門專門研究生物形式的本質(zhì)的學(xué)科。研究至今，形態(tài)學(xué)作為生物學(xué)的主要分支學(xué)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(lái)說(shuō)，它包括研究細(xì)胞階段形態(tài)的細(xì)胞學(xué)的大部分，以及探討個(gè)體發(fā)生過(guò)程的發(fā)生學(xué)。狹義的形態(tài)學(xué)主要是研究生物的成年個(gè)體的外形和器官構(gòu)造。

而細(xì)胞形態(tài)學(xué)則主要研究細(xì)胞及各組成部分的顯微結(jié)構(gòu)和亞顯微結(jié)構(gòu)，包括表現(xiàn)細(xì)胞生命現(xiàn)象的生物大分子結(jié)構(gòu)的科學(xué)。目前研究所的形態(tài)學(xué)平臺(tái)主要圍繞著細(xì)胞形態(tài)學(xué)而建設(shè)的。

目前研究所形態(tài)學(xué)平臺(tái)主要有MMI CellEctor Plus單細(xì)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(tái)儀器共同組成。這四臺(tái)儀器均可以開展對(duì)外服務(wù)。

一、MMI CellEctor Plus單細(xì)胞捕獲系統(tǒng)

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

伴隨著單細(xì)胞技術(shù)的進(jìn)展，腫瘤學(xué)研究、伴隨著單細(xì)胞技術(shù)的進(jìn)展，腫瘤學(xué)研究、免疫學(xué)研究、發(fā)育生物學(xué)研究（早期胚胎發(fā)育）、神經(jīng)科學(xué)研究和干細(xì)胞研究等領(lǐng)域都取得了新的成果和進(jìn)展。采用CellEctor Plus自動(dòng)微量單細(xì)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(xì)胞懸浮液各種組織細(xì)胞懸浮液中抓取任何單一類型細(xì)胞或稀有細(xì)胞（如循環(huán)腫瘤、內(nèi)皮干細(xì)胞等）。這些無(wú)法用傳統(tǒng)技術(shù)開展研究的、比較難獲得的、珍貴臨床細(xì)胞樣品也是能夠從單轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究技術(shù)中獲好處的一個(gè)研究方向。

1、循環(huán)腫瘤細(xì)胞的分選挑取

實(shí)體瘤脫落進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)中成為腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cell, CTC），在血液樣本中數(shù)量非常少，是一個(gè)非常好的單細(xì)胞研究方向。對(duì)單個(gè) CTC 細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)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(shí)監(jiān)測(cè)病情的進(jìn)展況和療效。通常采用免疫磁珠技術(shù)或者IsoFluxIsoFlux等系統(tǒng)初步富集CTC后，再采用CellEctor系統(tǒng)進(jìn)行單細(xì)胞分離。德國(guó)K.Pachmann等利用 MMI CellEctor系統(tǒng)從乳腺癌病人外周血中分離單個(gè)表皮來(lái)源的陽(yáng)性細(xì)胞。

2、干細(xì)胞研究

干細(xì)胞是具有自我更新和分化潛能的異質(zhì)性群體。由于分離純化方式的限制 , 對(duì)于干細(xì)胞的認(rèn)識(shí)大都是基群體水平。越來(lái)越多的證據(jù)表明 , 干細(xì)胞自我更新及分化的分子機(jī)制以及與干細(xì)胞功能失調(diào)的相關(guān)疾病產(chǎn)生都是在單細(xì)胞水平發(fā)生的。

近年來(lái) , 單細(xì)胞相關(guān)技術(shù)在干細(xì)胞基礎(chǔ)研究及其相關(guān)領(lǐng)域中獲得迅速應(yīng)用。如為確定造血干細(xì)胞的突變程度，判斷正常轉(zhuǎn)化成急性髓造血干細(xì)胞的突變程度，判斷正常轉(zhuǎn)化成急性髓性白血病腫瘤細(xì)胞之后的突變程度）腫瘤細(xì)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(xì)胞，保持活力，進(jìn)行后續(xù)研究。

3、外周血中胎兒細(xì)胞的篩選

孕婦外周血中存在的胎兒細(xì)胞有多種類型如滋養(yǎng)層細(xì)胞（trophoblasts）、淋巴細(xì)胞、淋巴細(xì)胞（lymphocytesytes）、粒細(xì)胞（granulocytes）和有核紅細(xì)胞（nucleated erythrocytes）等，胎兒細(xì)胞的數(shù)量是極其稀少的，有效地分離到胎兒細(xì)胞是非損傷性產(chǎn)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(xì)胞術(shù) FACS 等，之后再通過(guò)CellEctor分離獲得單個(gè)細(xì)胞。

4、微生物生態(tài)學(xué)研究

絕大多數(shù)（絕大多數(shù)（ 99% 的物種）微生都是無(wú)法進(jìn)行人工培養(yǎng)的物種，這些不能培養(yǎng)的微生物被科學(xué)家們形象地稱作界“暗物質(zhì)（ dark matter）”，最適合進(jìn)行單細(xì)胞基因組測(cè)序的研究項(xiàng)目。可采用CellEctor系統(tǒng)進(jìn)行單克隆的挑取用于下游實(shí)驗(yàn)。

因儀器購(gòu)買費(fèi)用較為昂貴，加之每次使用會(huì)對(duì)儀器造成損耗，故研究所暫擬定儀器使用收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下：

院內(nèi)人員：100元/小時(shí)儀器損耗費(fèi)

院外人員：200元/小時(shí)儀器損耗費(fèi)

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(wú)菌活細(xì)胞和固定樣品,以及所有的常規(guī)顯微鏡應(yīng)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(xué)分析的橋梁。PALM MicroBeam采用的專利技術(shù)，無(wú)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(xì)胞及染色體。同時(shí)PLAM系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)從單個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)到高通量實(shí)驗(yàn)。目前已經(jīng)在很多領(lǐng)域有這廣泛的應(yīng)用。

激光顯微切割，本質(zhì)是一種樣品純化設(shè)備；和普通純化設(shè)備的不同在于，這種純化設(shè)備可以結(jié)合形態(tài)學(xué)的判斷，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有目的的微區(qū)提取，然后針對(duì)提取的微區(qū)進(jìn)行DNA、RNA、蛋白質(zhì)甚至單個(gè)活細(xì)胞的分析。目前，激光切割已經(jīng)成為生物學(xué)研究的基礎(chǔ)設(shè)備之一，激光顯微切割，搭起了形態(tài)學(xué)和分子病理學(xué)的橋梁，對(duì)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(jìn)行精準(zhǔn)診斷

普通明場(chǎng)切片（如HE染色切片），癌和癌旁組織的分子生物學(xué)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(duì)不同部位的組織進(jìn)行測(cè)序，由此得到分子水平的檢測(cè)結(jié)果；反過(guò)來(lái)，依靠分子測(cè)序結(jié)果，也同時(shí)提高了鏡下診斷的能力。

免疫組化處理的樣品，進(jìn)行感興趣區(qū)域微區(qū)提取，然后提取DNA，擴(kuò)增，進(jìn)行測(cè)序，得到分子診斷結(jié)果。因?yàn)槟承悠返奶厥庑裕叭旧^(guò)程和不同廠家試劑得差異，免疫組化的結(jié)果很難給出明確的診斷結(jié)果，那么結(jié)合測(cè)序或者熒光定量PCR技術(shù)，可得到極高準(zhǔn)確度的分子診斷結(jié)果。

2、結(jié)合FISH和測(cè)序技術(shù)

目前，分子病理的診斷手段主要有FISH和測(cè)序兩大技術(shù)，FISH可以檢測(cè)部分特定基因序列和定位，測(cè)序可以得到詳細(xì)的靶點(diǎn)DNA堿基序列。使用激光顯微切割，可以將已經(jīng)進(jìn)行過(guò)FISH診斷的樣品，在原位進(jìn)行微區(qū)提取，然后再進(jìn)行測(cè)序，這樣就把FISH的定位和測(cè)序儀的準(zhǔn)確定性結(jié)合起來(lái)，給出更為準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。這種結(jié)合，不但在臨床上有重要意義，同時(shí)，也推動(dòng)病理科由臨床向致病機(jī)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(yīng)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(xì)胞純化，實(shí)現(xiàn)真正的單細(xì)胞克隆；癌癥的個(gè)體化研究；單細(xì)胞水平的RT-PCR；還可以用來(lái)收集阿茲海默癥病人淀粉樣的蛋白斑；在遺傳學(xué)還可以用于染色體收集；等等相關(guān)的應(yīng)用。不僅在病理科，對(duì)于其它開展科研的科室，都是一種非常有用的樣品純化設(shè)備。

因儀器購(gòu)買費(fèi)用較為昂貴，加之每次使用會(huì)對(duì)儀器造成損耗，故研究所暫擬定儀器使用收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下：

院內(nèi)人員：100元/小時(shí)儀器損耗費(fèi)

院外人員：200元/小時(shí)儀器損耗費(fèi)

三、TMA組織芯片儀系統(tǒng)系統(tǒng)

組織芯片技術(shù)（TMA技術(shù)）是通過(guò)點(diǎn)樣的方式將數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)不同的組織標(biāo)本信息集中到一個(gè)蠟塊上，可用于高通量檢測(cè)不同組織中DNA、RNA和蛋白質(zhì)等分子的變化情況，具有微型化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。

組織芯片適應(yīng)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(diǎn)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(jìn)行組合和設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)既可用于醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究，也可用于臨床研究，還可用于分子診斷、預(yù)后指標(biāo)、靶向治療、抗體和藥物篩選、基因表達(dá)分析等領(lǐng)域。該系統(tǒng)可廣泛用于病理臨床診斷、病理教學(xué)、組織學(xué)細(xì)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(jìn)行STED超高分辨率掃描，滿足日常研究和一些特殊研究應(yīng)用。由于該系統(tǒng)的靈活性，搭載徠卡快速掃描頭，可對(duì)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行快速成像。這就意味著：可突破光學(xué)分辨率極限進(jìn)行活細(xì)胞成像。多色的STED超高分辨率成像使得蛋白共定位研究進(jìn)入一個(gè)更高的水平。

STED特別適合應(yīng)用于組織和細(xì)胞內(nèi)微小結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的觀察，如膜蛋白與膜微結(jié)構(gòu)域、膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞器內(nèi)部的微小結(jié)構(gòu)觀察、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、神經(jīng)元突觸研究、細(xì)菌內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究等等。

超高分辨率激光共聚焦顯微鏡可被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、干細(xì)胞研究，生物化學(xué)、藥理學(xué)、生理學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、組胚學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、微生物學(xué)、寄生蟲學(xué)、病理學(xué)、免疫學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。

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