Transformative microscopes to image across spatiotemporal scales
跨时空尺度成像的变革显微镜
基本信息
- 批准号:10700160
- 负责人:
- 金额:$ 40.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-09-20 至 2024-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ArchitectureAreaBiologyBiomedical ResearchCellsData Storage and RetrievalDisparateEventImageIntelligenceLinkMethodsMicroscopeMicroscopyMolecularOpticsOrganismOutcomePenetrationPhototoxicityPhysiologicalResearchResolutionSamplingSpeedTechnologyTissuesWorkcareerexperimental studyhigh resolution imagingimprovedinstrumentationmodel organismnovelprogramsspatiotemporalsuperresolution microscopytechnological innovationtemporal measurement
项目摘要
Project abstract
How molecular organization and activity leads to tissue level outcomes is, arguably, one
of the big remaining open questions in biology. Bridging these two areas is key to
biomedical advances, yet is technically challenging because we cannot observe with
molecular precision at the tissue scale. While optical microscopy is the method of choice
to observe architecture and dynamics within living cells and organisms, it has
fundamental limitations in spatiotemporal resolution and optical penetration depth. Thus
our most detailed observations of cellular dynamics and ultrastructure have been limited
to single cells that were far removed from their physiological context.
Here I propose to significantly expand the reach of super-resolution microscopy to
encompass tissues and whole model organisms. This lies far outside of the capabilities
of the current state of the art and requires significant progress in volumetric acquisition
speed, sensitivity and optical penetration depth. I propose to advance the field by
combining three different fields of microscopy. Some of these combinations are non-trivial
and thus have not been experimentally tractable so far. I propose novel concepts that can
bridge these different fields and overcome technical and fundamental limitations.
Furthermore, a novel adaptive sampling approach that only images the most informative
voxels at the highest resolution will overcome fundamental barriers to high-resolution
imaging over large volumes. I hypothesize that my new instrumentation combined with
an intelligent sampling strategt can improve acquisition speed up to 100 fold while
reducing phototoxicity and data storage needs. The resulting new microscope technology
will dramatically speed up high-resolution imaging over large volumes and hence will
enable large volume imaging experiments that have been prohibited by either lack of
spatial resolution, optical penetration depth or acquisition speed.
项目摘要
分子组织和活动如何导致组织水平的结果,可以说,
生物学中尚未解决的大问题。将这两个领域联系起来是
生物医学的进步,但在技术上是具有挑战性的,因为我们不能观察与
在组织尺度上的分子精确度。虽然光学显微镜是首选的方法,
为了观察活细胞和有机体的结构和动力学,
时空分辨率和光学穿透深度的基本限制。因此
我们对细胞动力学和超微结构的最详细的观察有限,
到远离其生理环境的单细胞。
在这里,我建议显着扩大超分辨率显微镜的范围,
包括组织和整个模式生物。这远远超出了
并要求在体积采集方面取得重大进展
速度、灵敏度和光学穿透深度。我建议通过以下方式推进该领域
结合了三个不同的显微镜领域。其中一些组合是非平凡的
因此迄今为止在实验上还不容易处理。我提出了一些新的概念,
跨越这些不同的领域,克服技术和基础限制。
此外,一种新的自适应采样方法,只图像的信息量最大,
最高分辨率的体素将克服高分辨率的基本障碍
在大体积上成像。我假设我的新仪器
智能采样策略可将采集速度提高100倍,
减少光毒性和数据存储需求。由此产生的新显微镜技术
将大大加快大体积的高分辨率成像,
能够进行大体积成像实验,这些实验由于缺乏
空间分辨率、光学穿透深度或采集速度。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fiji plugin for annotating movies with custom arrows.
- DOI:10.1242/bio.056200
- 发表时间:2020-12-01
- 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:Daetwyler S;Modes CD;Fiolka R
- 通讯作者:Fiolka R
Light-sheet microscopy at high resolution.
- DOI:10.1038/s41587-021-01101-4
- 发表时间:2021-11
- 期刊:
- 影响因子:46.9
- 作者:Fiolka, Reto
- 通讯作者:Fiolka, Reto
Light-sheets and smart microscopy, an exciting future is dawning.
- DOI:10.1038/s42003-023-04857-4
- 发表时间:2023-05-09
- 期刊:
- 影响因子:5.9
- 作者:Daetwyler, Stephan;Fiolka, Reto Paul
- 通讯作者:Fiolka, Reto Paul
DaXi-high-resolution, large imaging volume and multi-view single-objective light-sheet microscopy.
- DOI:10.1038/s41592-022-01417-2
- 发表时间:2022-04
- 期刊:
- 影响因子:48
- 作者:Yang, Bin;Lange, Merlin;Millett-Sikking, Alfred;Zhao, Xiang;Bragantini, Jordao;VijayKumar, Shruthi;Kamb, Mason;Gomez-Sjoberg, Rafael;Solak, Ahmet Can;Wang, Wanpeng;Kobayashi, Hirofumi;McCarroll, Matthew N.;Whitehead, Lachlan W.;Fiolka, Reto P.;Kornberg, Thomas B.;York, Andrew G.;Royer, Loic A.
- 通讯作者:Royer, Loic A.
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Reto Paul Fiolka其他文献
Reto Paul Fiolka的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Reto Paul Fiolka', 18)}}的其他基金
Technical Development Unit 1: Intelligent live imaging of metastasis patterns and subcellular molecular states at the whole organism level
技术开发单元1:整个生物体水平的转移模式和亚细胞分子状态的智能实时成像
- 批准号:
10374650 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Technical Development Unit 1: Intelligent live imaging of metastasis patterns and subcellular molecular states at the whole organism level
技术开发单元1:整个生物体水平的转移模式和亚细胞分子状态的智能实时成像
- 批准号:
10491347 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Technical Development Unit 1: Intelligent live imaging of metastasis patterns and subcellular molecular states at the whole organism level
技术开发单元1:整个生物体水平转移模式和亚细胞分子状态的智能实时成像
- 批准号:
10684859 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Transformative microscopes to image across spatiotemporal scales
跨时空尺度成像的变革显微镜
- 批准号:
10461779 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Transformative microscopes to image across spatiotemporal scales
跨时空尺度成像的变革显微镜
- 批准号:
10238052 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Transformative microscopes to image across spatiotemporal scales
跨时空尺度成像的变革显微镜
- 批准号:
9797554 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Transformative microscopes to image across spatiotemporal scales
跨时空尺度成像的变革显微镜
- 批准号:
10018927 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
相似国自然基金
层出镰刀菌氮代谢调控因子AreA 介导伏马菌素 FB1 生物合成的作用机理
- 批准号:2021JJ40433
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
寄主诱导梢腐病菌AreA和CYP51基因沉默增强甘蔗抗病性机制解析
- 批准号:32001603
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
AREA国际经济模型的移植.改进和应用
- 批准号:18870435
- 批准年份:1988
- 资助金额:2.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Increasing the Number of Highly-Qualified Biology and Mathematics Secondary Teachers in the Joliet, Illinois Area
增加伊利诺伊州乔利埃特地区高素质生物学和数学中学教师的数量
- 批准号:
1755631 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Continuing Grant
Distribution of marine diatom small Chaetoceros spp. in coastal area in Japan and the classification using the technique of molecular biology
海洋硅藻小角毛藻的分布。
- 批准号:
17K07888 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
X-ray area detector system for structural biology
用于结构生物学的 X 射线区域探测器系统
- 批准号:
6580213 - 财政年份:2003
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
X-ray Area Detector for Structural Biology
用于结构生物学的 X 射线区域探测器
- 批准号:
9724191 - 财政年份:1997
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Standard Grant
X RAY GENERATOR/AREA DETECTOR FOR STRUCTURAL BIOLOGY
用于结构生物学的 X 射线发生器/区域探测器
- 批准号:
2040270 - 财政年份:1997
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Advanced CCD-Based Synchrotron Area Detector for Structural Biology
用于结构生物学的基于 CCD 的先进同步加速器区域探测器
- 批准号:
8914828 - 财政年份:1990
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Standard Grant
Portable CCD-based Synchrotron Area Detector for Structural Biology
用于结构生物学的基于 CCD 的便携式同步加速器区域探测器
- 批准号:
8714307 - 财政年份:1987
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别:
Continuing Grant
Completion of Basement Area of Master Hall for Research Facilities for Biology and Biochemistry
生物及生物化学研究设施大师馆地下室竣工
- 批准号:
6326024 - 财政年份:1963
- 资助金额:
$ 40.5万 - 项目类别: