形态学（morphology ）源自希腊语morphe，最早是由歌德倡导的，特指一门专门研究生物形式的本质的学科。研究至今，形态学作为生物学的主要分支学科，其目的是描述生物的形态和研究其规律性。广义地来说，它包括研究细胞阶段形态的细胞学的大部分，以及探讨个体发生过程的发生学。狭义的形态学主要是研究生物的成年个体的外形和器官构造。

而细胞形态学则主要研究细胞及各组成部分的显微结构和亚显微结构，包括表现细胞生命现象的生物大分子结构的科学。目前研究所的形态学平台主要围绕着细胞形态学而建设的。

目前研究所形态学平台主要有MMI CellEctor Plus单细胞捕获系统、PALM MicroBeam—激光显微切割系统、TMA组织芯片仪和Leica TCS STED-3X超敏激光共聚焦显微镜四台仪器共同组成。这四台仪器均可以开展对外服务。

一、MMI CellEctor Plus单细胞捕获系统

MMI CellEctor plus自动微量单细胞抓取分选系统是瑞士MMI公司一款主要用于识别、挑取、转移悬液中单细胞或者单一类型细胞（如循环肿瘤细胞、内皮细胞、干细胞以及血液、骨髓中相关细胞等）。借助于高清晰度的CCD相机成像，操作者可直观看到目的细胞，随后通过操控软件控制毛细管高效地完成对悬浮细胞或者贴壁细胞的挑取，并把细胞转移到PCR管和微量PCR孔板等后续实验装置。该系统以“所见即所得”的方式，几乎涵盖所有的单细胞获取途径，整个过程可视化，操作简单，挑取准确。获得的目的细胞存活率高、纯度高，而且不破坏细胞组织的特性，可进行下游基因、蛋白水平的研究，是高精准、全自动分选沉积单细胞的不二首。

伴随着单细胞技术的进展，肿瘤学研究、伴随着单细胞技术的进展，肿瘤学研究、免疫学研究、发育生物学研究（早期胚胎发育）、神经科学研究和干细胞研究等领域都取得了新的成果和进展。采用CellEctor Plus自动微量单细胞抓取系统在从少量血液、骨髓少量血液、骨髓少量血液、骨髓少量血液、骨髓各种组织细胞悬浮液各种组织细胞悬浮液中抓取任何单一类型细胞或稀有细胞（如循环肿瘤、内皮干细胞等）。这些无法用传统技术开展研究的、比较难获得的、珍贵临床细胞样品也是能够从单转录组学研究技术中获好处的一个研究方向。

1、循环肿瘤细胞的分选挑取

实体瘤脱落进入血液循环系统中成为肿瘤细胞（circulating tumor cell, CTC），在血液样本中数量非常少，是一个非常好的单细胞研究方向。对单个 CTC 细胞进行转录组学分析可帮助临床医生选择合适的抗癌药物和治疗方案，还可随时监测病情的进展况和疗效。通常采用免疫磁珠技术或者IsoFluxIsoFlux等系统初步富集CTC后，再采用CellEctor系统进行单细胞分离。德国K.Pachmann等利用 MMI CellEctor系统从乳腺癌病人外周血中分离单个表皮来源的阳性细胞。

2、干细胞研究

干细胞是具有自我更新和分化潜能的异质性群体。由于分离纯化方式的限制 , 对于干细胞的认识大都是基群体水平。越来越多的证据表明 , 干细胞自我更新及分化的分子机制以及与干细胞功能失调的相关疾病产生都是在单细胞水平发生的。

近年来 , 单细胞相关技术在干细胞基础研究及其相关领域中获得迅速应用。如为确定造血干细胞的突变程度，判断正常转化成急性髓造血干细胞的突变程度，判断正常转化成急性髓性白血病肿瘤细胞之后的突变程度）肿瘤细胞之后的突变程度，采用CellEctor系统可快速温和挑取各种程度的干细胞，保持活力，进行后续研究。

3、外周血中胎儿细胞的筛选

孕妇外周血中存在的胎儿细胞有多种类型如滋养层细胞（trophoblasts）、淋巴细胞、淋巴细胞（lymphocytesytes）、粒细胞（granulocytes）和有核红细胞（nucleated erythrocytes）等，胎儿细胞的数量是极其稀少的，有效地分离到胎儿细胞是非损伤性产前诊断的主要困难。

目前很多研究都是联合使用种富集方法如密度梯离心、 MACS和荧光激活的流式细胞术 FACS 等，之后再通过CellEctor分离获得单个细胞。

4、微生物生态学研究

绝大多数（绝大多数（ 99% 的物种）微生都是无法进行人工培养的物种，这些不能培养的微生物被科学家们形象地称作界“暗物质（ dark matter）”，最适合进行单细胞基因组测序的研究项目。可采用CellEctor系统进行单克隆的挑取用于下游实验。

因仪器购买费用较为昂贵，加之每次使用会对仪器造成损耗，故研究所暂拟定仪器使用收费标准如下：

院内人员：100元/小时仪器损耗费

院外人员：200元/小时仪器损耗费

二、PALM 激光显微切割系统

PALM MicroBeam激光显微切割系统：完整的显微切割系统和显微镜系统 (可完美的分离无菌活细胞和固定样品,以及所有的常规显微镜应用)。PALM 激光显微切割系统是连接显微镜与精确分子生物学分析的桥梁。PALM MicroBeam采用的专利技术，无污染地捕获要求最苛刻的样品，包括冰冻切片、福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）材料、自然组织（新鲜植物）、活体细胞及染色体。同时PLAM系统还可以实现从单个样品的实验到高通量实验。目前已经在很多领域有这广泛的应用。

激光显微切割，本质是一种样品纯化设备；和普通纯化设备的不同在于，这种纯化设备可以结合形态学的判断，在此基础上进行有目的的微区提取，然后针对提取的微区进行DNA、RNA、蛋白质甚至单个活细胞的分析。目前，激光切割已经成为生物学研究的基础设备之一，激光显微切割，搭起了形态学和分子病理学的桥梁，对于临床诊断和科研工作的深入都有重要意义。

1、联合病理科，进行精准诊断

普通明场切片（如HE染色切片），癌和癌旁组织的分子生物学诊断。如下图，使用激光显微切割，可以分离镜下依靠肉眼难以判断的癌和癌旁组织，分离之后，分别对不同部位的组织进行测序，由此得到分子水平的检测结果；反过来，依靠分子测序结果，也同时提高了镜下诊断的能力。

免疫组化处理的样品，进行感兴趣区域微区提取，然后提取DNA，扩增，进行测序，得到分子诊断结果。因为某些样品的特殊性，及染色过程和不同厂家试剂得差异，免疫组化的结果很难给出明确的诊断结果，那么结合测序或者荧光定量PCR技术，可得到极高准确度的分子诊断结果。

2、结合FISH和测序技术

目前，分子病理的诊断手段主要有FISH和测序两大技术，FISH可以检测部分特定基因序列和定位，测序可以得到详细的靶点DNA碱基序列。使用激光显微切割，可以将已经进行过FISH诊断的样品，在原位进行微区提取，然后再进行测序，这样就把FISH的定位和测序仪的准确定性结合起来，给出更为准确的诊断结果。这种结合，不但在临床上有重要意义，同时，也推动病理科由临床向致病机理的分子水平研究。

（左图，切割前；右图，切割收集）

除了以上典型的应用，激光显微切割还可用于其它感兴趣微区样品的提取，活细胞纯化，实现真正的单细胞克隆；癌症的个体化研究；单细胞水平的RT-PCR；还可以用来收集阿兹海默症病人淀粉样的蛋白斑；在遗传学还可以用于染色体收集；等等相关的应用。不仅在病理科，对于其它开展科研的科室，都是一种非常有用的样品纯化设备。

因仪器购买费用较为昂贵，加之每次使用会对仪器造成损耗，故研究所暂拟定仪器使用收费标准如下：

院内人员：100元/小时仪器损耗费

院外人员：200元/小时仪器损耗费

三、TMA组织芯片仪系统系统

组织芯片技术（TMA技术）是通过点样的方式将数十个甚至数百个不同的组织标本信息集中到一个蜡块上，可用于高通量检测不同组织中DNA、RNA和蛋白质等分子的变化情况，具有微型化和自动化的特点。

组织芯片适应于所有组织染色和原位免疫组化分析、mRNA原位杂交、原位荧光杂交、TUNEL、原位PCR和原位RT-PCR。其优点是组织芯片具有体积小、信息含量高、并可以根据不同的需要进行组合和设计。

该系统既可用于医学基础研究，也可用于临床研究，还可用于分子诊断、预后指标、靶向治疗、抗体和药物筛选、基因表达分析等领域。该系统可广泛用于病理临床诊断、病理教学、组织学细胞成像、荧光分析、免疫组化数字成像。

四、超高分辨率激光共聚焦显微镜系统

Leica TCS STED-3X 该系统即可做常规共聚焦扫描，也可进行STED超高分辨率扫描，满足日常研究和一些特殊研究应用。由于该系统的灵活性，搭载徕卡快速扫描头，可对亚细胞结构的动态过程进行快速成像。这就意味着：可突破光学分辨率极限进行活细胞成像。多色的STED超高分辨率成像使得蛋白共定位研究进入一个更高的水平。

STED特别适合应用于组织和细胞内微小结构和物质的观察，如膜蛋白与膜微结构域、膜结构细胞器内部的微小结构观察、细胞骨架结构、神经元突触研究、细菌内部的物质结构研究等等。

超高分辨率激光共聚焦显微镜可被广泛应用于细胞生物学、干细胞研究，生物化学、药理学、生理学、发育生物学、遗传学、组胚学、神经生物学、微生物学、寄生虫学、病理学、免疫学、环境医学和营养学等各个领域。

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