人民網北京9月14日電 （記者孫競）9月13日，清華大學教授、中國工程院院士戴瓊海團隊在國際頂尖期刊《細胞》（Cell）發表最新工作，宣布新一代介觀活體顯微儀器RUSH3D問世。

該儀器具有跨空間和時間的多尺度成像能力，填補了當前國際范圍內對哺乳動物介觀尺度活體三維觀測的空白，為揭示神經、腫瘤、免疫新現象和新機理提供了新的“殺手锏”，使我國生命科學家、醫學家能夠率先使用我國自主高端儀器設備來解決重大基礎研究問題。

記者了解到，觀測儀器的研制，長期受困於視場與分辨率間的固有矛盾。能“分得清”單個神經元的傳統顯微鏡往往“看不全”，僅能實現單個平面神經信號的動態記錄。而可以在三維全腦范圍進行觀測的功能核磁，空間分辨率卻遠遠不足以識別單細胞，介觀尺度上的技術空白限制著前沿突破。

戴瓊海院士團隊自2013年起率先開展介觀活體顯微成像領域研究，頂著“6年間幾乎無一篇論文發表”的壓力，集智攻關，終於在2018年成功研制出當時全球視場最大、數據通量最高的顯微儀器——高分辨光場智能成像顯微儀器RUSH。與其他國家研制的儀器相比，RUSH每秒能拍到百億像素，是國際上首個能實現小鼠全腦皮層范圍神經活動高分辨率成像的儀器。

此次發布的RUSH3D，在兼具厘米級三維視場與亞細胞分辨率的同時，能以20Hz的高速三維成像速度實現長達數十小時的連續低光毒性觀測。相比當前市場上最先進的商業化熒光顯微鏡，其在同樣分辨率下的成像視場面積提升近百倍，三維成像速度提升數十倍，光毒性降低上百倍（有效觀測時長提升百倍）。區別於傳統光學顯微鏡聚焦於單個細胞內的物質交互過程，RUSH3D使得研究人員可以首次以全景方式動態觀測哺乳動物器官尺度細胞精度的組織異質性，在活體組織中原位研究大規模多樣化細胞在完整生理與病理過程中的動態交互行為。

在清華大學實驗室，RUSH3D的架設隻需要一張桌子，體積約縮小至此前RUSH的十分之一。人民網記者孫競 攝

目前，交叉研究團隊利用RUSH3D在腦科學、免疫學、醫學與藥學等多學科產出了諸多成果。研究人員首次觀測到了急性腦損傷后多腦區的免疫反應，發現大量中性粒細胞從非血管區域往腦內的遷移與回流過程，有助於開發特定療法，避免急性腦損傷后組織水腫帶來的腦功能缺失難題。憑借其低光毒性三維觀測的優勢，該系統還能夠同時觀察到細胞間的長距離通信，並通過長時間追蹤數百萬個細胞，揭示集體細胞行為的物理規律和功能涌現的機制，例如，能夠捕捉從腫瘤發生開始到免疫應答、腫瘤生長的全過程，揭示腫瘤產生的完整免疫活化反應。

研究團隊介紹，在成果轉化方面，該系統已支撐清華大學、北京大學、解放軍總醫院等國內高水平科研機構，在腫瘤學、免疫學、腦科學等不同領域開展了20余項創新性生命科學研究，服務於生物制藥領域。

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