全息断层显微技术无标记定量揭示内皮细胞在血管再生中的动态过程

本研究通过全息断层显微技术(HTM)实现了内皮细胞(ECs)在血管再生过程中的无标记、高分辨率三维动态成像。研究人员利用HTM的折射率(RI)定量能力，首次揭示了ECs锚定、迁移和增殖过程中细胞器分布与RI值的相关性，发现细胞运动性与RI值呈正相关。该技术克服了传统荧光显微的标记局限性和光毒性问题，为心血管疾病治疗中的内皮化机制研究提供了全新工具，相关成果发表于《European Journal of Cell Biology》。

　　

心血管疾病治疗中，人工血管和支架的内皮化过程直接影响植入成功率，但传统显微技术难以无创观测活细胞动态。荧光标记会干扰细胞行为，而普通相位显微缺乏定量能力。这些限制使得研究者无法全面理解内皮细胞(ECs)在血管再生中的行为机制。

Nanolive SA的研究团队在《European Journal of Cell Biology》发表研究，采用全息断层显微技术(HTM)破解这一难题。这种基于光学干涉的成像技术，通过520 nm激光扫描获取多角度干涉图，重建三维折射率(RI)分布图，分辨率达200 nm（横向）/400 nm（轴向）。团队将HTM与免疫荧光联用，对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)进行16小时动态观测，首次建立RI值与细胞运动性的定量关系。

研究首先验证HTM的多尺度成像能力。通过3D RI图谱成功区分细胞核（RI 1.36-1.38）、细胞质（1.34-1.36）和脂滴（>1.40）等结构，发现EC伪足和隧道纳米管的动态变化。与VE-cadherin免疫荧光联用显示，细胞连接处RI增强与粘附分子分布无直接相关性（r=-0.02），证实两种技术的互补性。

关键发现聚焦RI的生物学指示作用。时间序列显示EC附着时整体RI值骤降15%，随后随细胞铺展逐渐稳定。定量分析揭示细胞面积与RI呈负相关（r=-0.31），而运动性细胞RI值显著高于静止细胞（p<0.001）。特别值得注意的是，细胞速度波动与胞质RI变化高度同步，暗示线粒体等细胞器重排驱动迁移。

技术层面，研究采用Nanolive CX-F显微镜，以1.7秒间隔采集96层z-stack，结合10×10视场拼接实现大范围观测。细胞追踪依赖手动分割，因EC薄层结构导致自动算法失效。样本队列使用原代HUVECs，在含VEGF/EGF的FluoroBrite培养基中培养，确保生理相关性。

讨论部分强调RI可作为内皮化质量的生物标志物。稳定RI值反映EC单层成熟度，而异常波动提示迁移或功能障碍。HTM捕捉到线粒体和脂滴的动态，为研究能量代谢与内皮功能关系提供新视角。研究者建议将RI参数整合至生物材料评价体系，并开发专用AI分割算法提升通量。

该研究突破传统成像局限，首次建立EC力学行为与光学特性的定量关联。不仅为心血管植入物优化提供新标准，更开创性地证明HTM在活细胞动力学研究中的独特价值。未来可扩展至干细胞分化或肿瘤转移研究，推动无标记成像技术在再生医学中的应用。