应用生物显微镜发展史话(二).pdf

1 2 應用生物顯微鏡發展史話（二） 3 細胞顯影篇 4 5 楊德明博士 6 台北榮總教研部副研究員 7 陽明大學生醫光電所兼任助理教授 8 東吳大學微生物系兼任助理教授 9 10 11 1. 生命的塗鴉：細胞顯影 12 在上篇介紹過光學顯微鏡硬體製造發展簡史後，應用在生物的光學顯微鏡， 13 仍有幾段增進細胞影像對比的發展歷史值得一提，這些突破與精進包括：相位差 14 （Zernicke ）、干涉（Nomarski ）、庫勒照明（Kuller ）、螢光顯微鏡、共軛焦顯微 15 鏡（ Minsky ）等等的相繼出現，使後世科學家能有辦法盡可能將所有手邊的生命 16 物質『看透透』。另一方面，更重要的則是持續開發的生物樣本染色處理技術的 17 發展，最有名的當屬高爾基（ Camillo Golgi ）與卡厚爾（Santiago Ramóny Cajal ） 18 對於神經細胞的特殊銀染法（silver stain ），帶領、啟蒙了人們對神經科學的研究。 19 透過類似的特殊染色、使得我們對次細胞胞器內部構造與組成，如高爾基體、粒 20 線體、內質網等等，有更進一步的瞭解。 21 22 2. 螢光顯微鏡的誕生與 3D 光學切面的創新 23 另一種為細胞顯影的方法是利用螢光。什麼是螢光呢？基本上，短波長的光 1 -9 -7 24 照射到螢光分子時，散發出較長波長之光、其生命期在 10 ～10 秒內者，稱之 25 為螢光現象。螢光的應用現在已是非常普遍而生活化的，舉凡螢光筆、螢光燈、 26 螢光棒、螢光粉末或是在衣服上的螢光染料等等。結構與儀器上，與可見光顯微 27 鏡不同的是，螢光顯微鏡具備有能集中相當能量的激發光源（一般為汞弧燈）， 28 而非一般之鹵素燈照明，加上相對應之特殊濾鏡，使得該儀器具有探測特殊物質 29 之特性。事實上螢光顯微鏡早在 1904早就被發明出來，但過了將近 30 年後，1941 30 年 Coons 才以螢光染劑結合特殊抗體、探測細胞表面特殊抗原之存在，開啟免疫 31 螢光標的方法，螢光顯微鏡才逐漸被大量應用在作為解析特殊蛋白質於細胞的量 32 與位置資訊的平台。此外，因應次細胞內螢光標的蛋白位置之精準，共軛焦點 33 （con-focal ）的概念接續被提出來（1955 年 Minsky ），簡言之該技術是運用針孔 34 （pine hole ）阻斷失焦面螢光成分之原理，使得研究者可以像斷層掃瞄一般對單 35 一細胞或一段組織樣品、做光學切面的螢光影像擷取，甚是還可重組成 3D 立體 36 影像，同樣也是過了近 30 年後，1982 年商業化的共軛焦顯微鏡在德國蔡司光學 37 公司生產出來。如今，共軛焦顯微鏡已是全世界各學術單位中，不可或缺的重要 38 儀器之一。此外，螢光顯微技術還被應用在臨床生物醫學上，如『螢光原位雜交』 39 （fluorescence in situ hybridization ，FISH ），藉由將特殊遺傳基因序列的部分標的 40 上螢光標籤當作核酸探針，如果樣本核酸序列與其有高度相似性，而產生雜交 41 （hybridization ），在螢光顯微鏡檢測到染色體上的特殊遺傳疾病的基因定位！常 42 被被列入醫院婦產科的醫學檢驗項目中 （產前用來判別胎兒的染色體是否正常）。 2