July 15th, 2021
我们描述了连续切片的色带的制备及其在大型转移支持上的收集,以用作阵列断层扫描样品,以及扫描电子显微镜中的自动成像程序。该协议允许对局部罕见事件进行筛选,检索和有针对性的成像,并采集大量数据。
电子显微镜分析通常很复杂。我们相信,我们的协议有助于处理和获取来自大样品表面和中间体积的EM数据。我们的协议有助于在串行部分中找到目标结构。
数据记录仅限于必要的内容。与全组织块中的数据采集相比,记录时间缩短,数据分析更容易。鉴于这种方法总体上很容易,我们认为它不仅可以用于解决科学问题,还可以用作诊断工具。
要生成用于分析的阵列,首先将样品夹在超微量镜支架上,并使用剃须刀片粗略地修剪样品周围的树脂。使用金刚石修剪工具对样品进行精细修剪,并使用倾斜度为20或90度的修剪刀,以确保块的顶部和底部与刀的切削刃平行。以3:1的比例混合二甲苯和胶水,并使用连接到牙签的睫毛将混合物涂抹在修剪过的块的顶部和底部边缘。
当混合物干燥时,使用晶圆切割工具将一块晶圆切割成适合分析的尺寸。在蒸馏水中清洁晶圆以冲洗掉任何碎屑,并在晶圆干燥后用等离子体清洁表面。要准备阵列断层扫描刀,请使用泡沫粘性胶带将针头连接到histo巨型刀的底部,并将刀以零度度放入超切片机支架中。
调整平行于块表面的刀刃,并将修剪过的块带到刀的边缘,使其处于准备切片的位置。将干净的晶圆放入刀盆中,将水盆装满与刀刃相同的水平,然后,让刀的金刚石边缘适当加湿,根据需要使用随附的注射器添加或取水。对于阵列切片,将切片机设置为50至100纳米的切割范围和每秒6至1毫米的切割速度,然后开始切片以获得足够长的色带以覆盖目标Z体积。
根据块的大小,组织的均匀性和树脂的类型,色带将大致为直的。使用干净、不粘的睫毛尖端将丝带从刀刃上取下。使用睫毛轻轻地将丝带移到支撑介质的中心。
如有必要,可以使用氯仿或加热笔来拉伸该部分。拉伸后,缩回注射器以开始排干水。对于更精致的碳带或较慢的水回缩,请将注射器从软管上拆下,让水滴落。
当水位达到晶圆水平时,轻轻地将带子推到盆的中心并继续排水,直到所有剩余的水完全从盆中除去。让晶圆在清洁的环境中干燥。干燥大约需要30分钟。
当样品完全干燥后,将阵列转移到紧密封闭的盒子中,以保护其免受污垢污染。并将盒子放入60摄氏度的烤箱中至少30分钟。要获取显示晶圆上截面位置的SEM图像总览图,请使用内置光学相机获取覆盖部分功能区的SEM图像。
要创建镶嵌,请单击并拖动样品的相机图像,然后开始自动采集。以更高的分辨率获取概视图以查找目标结构。如果只需要对几个部分进行成像,请使用可缩放查看器在其原始位置查看采集的图像。
确定应以高分辨率成像的部分后,单击并拖动以创建成像区域,然后选择高分辨率成像设置并将设置存储在模板中 要查找特别小或难以检测的罕见事件,请使用每个第 10 个部分或每个功能区的一个部分上的高分辨率成像设置来手动创建成像区域并获取图像。然后查看图像并标记包含感兴趣区域的部分。要获取超过 10 个连续的剖面,请使用剖面查找器自动查找所有剖面。
如果概览图像未显示清晰的感兴趣区域,请获取部分的更高分辨率图像,并使用部分预览功能自动创建和获取图像。要确定最佳成像设置,请根据制造商的指南,在显微镜控制软件中激活实时成像并导航到一个感兴趣区域,然后调整成像设置,直到图像显示清晰的感兴趣区域,但不会进行过长的图像采集。要优化连续截面上成像区域的定位,请缩放至感兴趣的图像,然后单击"开始位置细化"以提高注册截面位置的精度。
要定义图像处理区域,请在按住 Alt 键的同时单击并拖动任何部分,然后从弹出式上下文菜单中选择"创建切片集阵列"。该软件将在已找到或先前标记的所有部分中的同一相对位置创建映像区域。然后根据需要在每个图像系列中设置像素计数、像素大小、平铺布局和像素停留时间。
要配置自动功能,请为自动功能创建单独的图像系列,如所示,并将图像系列移动到包含高对比度结构的截面上的位置。将图像系列设置为 1024 x 884 像素,然后选择与图像系列中使用的最高分辨率相对应的像素大小。在自动功能列表中,选中自动对焦和自动污名化器。
在采集序列控件中选择"双分",并确认自动功能的图像是列表中的第一个项目,然后单击"全部采集"以开始图像采集。创建并设置所有映像系列后,该系列将列在作业队列中。低分辨率采集可以使用单个或镶嵌成像手动或直接在截面的选定部分或整个截面上自动执行,然后进行拼接。
然后可以使用高分辨率参数从所选区域获取图像,以可视化线粒体,核和微绒毛,例如,在自动获取已选择的解析镶嵌贴图后,可以裁剪出多个感兴趣区域或用于定义区域内的其他局部成像区域。虽然果蝇肠道中的不同特殊细胞类型是随机分布的,但在使用高分辨率参数筛选图像后,可以从视觉上区分它们,无论是来自单个切片还是作为连续图像的集合。对齐后,可以使用不同的软件解决方案渲染堆栈。
阵列层析成像分析允许在单个晶圆上生成许多连续截面,并使用低分辨率参数进行筛选,以定位感兴趣的一般区域。这些区域可以使用高级采集参数进行进一步分析。例如,notum中的真菌分裂不容易在超结构水平上定位,因为与脱落区相比,细胞相对较大。
然而,使用这种方法,可以使用20到40个部分的跳跃的自动中分辨率概览图像来定位分裂的单元格。阵列断层扫描程序提供了更直接的电子显微镜数据分析。我们鼓励观众投资掌握再生并熟悉与地图相关的工作流程 根据我们的经验,很少有研究课题需要对整个动物或整个器官进行超结构分析。
我们的方法有助于细胞及其相互作用伙伴在组织中的快速定位。
本研究提出了一种在扫描电子显微镜(SEM)中使用自动化成像的串行切片带的制备协议,用于阵列断层扫描分析。该方法可以有效地筛选和检索大样本体积中局部稀有事件,与传统的整组织块方法相比,显著减少了数据记录时间。
Array tomography in SEM enables precise localization of target structures within large sample volumes, reducing unnecessary data acquisition and improving efficiency in discovery workflows. This approach supports rapid identification of rare cellular events, enhancing predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking. The method facilitates translational continuity by preserving samples for repeated imaging and enabling scalable, reproducible analysis across discovery stages.
The array tomography workflow integrates into the discovery continuum by enabling early target localization, supporting lead identification through targeted high-resolution imaging, and informing preclinical validation via reproducible structural analysis.