使用荧光显微成像系统的钙成像

钙成像分析

近年来，使用荧光显微镜进行钙成像（Ca成像）拍摄的研究者正在不断增加。
钙成像是一种测量钙在细胞内的流动情况，对活动中的神经元钙信号进行直接观察的方法。被广泛运用在脑细胞研究等领域。

众所周知，对生活在陆地上的脊椎动物而言，钙是一种非常重要的成分。在用于摄食各类动植物的坚固牙齿中，钙也是很重要的构成物质。还与激素及神经递质的分泌、肌肉的收缩、神经细胞的可塑性变化等，生物体内的众多生命现象息息相关。利用钙成像技术，观察在生物体内活动的神经细胞内钙离子浓度，可以对有钙离子参与的细胞活动进行详细的观测。

钙成像的原理

进行钙成像时，需要借助荧光显微镜或荧光平板分析仪进行观察。将一旦与钙离子结合，就会改变荧光强度的蛋白质或钙荧光指示剂导入细胞内部，根据荧光强度的变化，检测钙离子的浓度变化。
但是，由于钙荧光指示剂的荧光效果非常微弱，观察时必须辅以大功率的激光照射，可能会导致细胞死亡。因此，在绝大多数人眼中，顺利完成钙成像并非易事。

钙成像的失败事例及对策

钙成像的失败事例，其实类似于荧光显微镜活细胞成像的失败事例，细胞衰弱、焦点模糊、细胞逃离视野，这些都属于常见的失败事例。

例如，如果对钙成像开始一段时间后的细胞状况进行观察，可能会发现细胞衰弱甚至死亡的现象。
其中的重要原因之一，就是高强度的激发光对细胞造成了损伤（光毒性）。
解决这一问题的对策如下所示。

• 请尽可能使用灵敏度高的相机
• 请并用增益或Binning
• 请采用能够感知微弱荧光的设定
• 请尽量调弱激发光
• 不进行拍摄时请切断激发光

在进行钙成像的过程中，有时还会发生焦点从中途就模糊的现象。这可能是因为温度漂移导致细胞移动，设定出错，抑或是细胞在分裂过程中上下移动，致使焦点偏移。许多实施荧光显微镜观察的研究者都经历过这样的情况。
作为对策，可以使用自动对焦功能或Z栈功能，预防焦点偏移的发生。

钙成像的观察事例

什么是G CaMP？

一种由蛋白质构成的钙传感器。
运用基因工程技术，用绿色荧光蛋白、钙调素、肌球蛋白轻链片段拼接而成的钙传感器蛋白质。可以植入基因，使之与动物模型的组织、细胞特异性启动子结合，起到仅对目标组织或细胞瘤实施钙成像处理的目的。