在微米尺度上研究微生物分布与环境的关系。借助DNA测序提供的不同群体丰富的基因组序列信息，研究人员利用荧光原位杂交技术同时标记了9组微生物，并通过激光共聚焦显微镜光谱成像，发现人类牙菌斑是多属的。并且高度组织化。微生物群落——独特的“多属联合体”。

　　共聚焦多层采集重建的3D结果表明，复合物的大小从几十微米到几百微米不等，由9个放射状排列的单元组成，周围环绕着丝状和棒状细菌。并且聚生体在单个群体的空间排列上呈现出差异：例如，厌氧菌群倾向于位于内部，而兼性或专性需氧菌群倾向于排列在聚群之外;代谢产物乳酸的生产者和消费者经常相互靠近并等待。

　　丰富的结构差异影响微生物的生理生态特征，为理解微生物的组织、代谢和系统生物学提供了重要的空间模型和组织框架。

　　亮点：在可见光范围内选择的多色荧光染料分别标记不同的细菌。本文选取了 9 种易发生串色的荧光标签。利用咸阳蔡司激光咸阳共聚焦显微镜的光谱特性和光谱分辨率(点击查看)，可以准确区分9种标记，避免串色。同时，利用共焦良好的光切面效果，进行多层扫描，获得xyz三维数据，重建菌落三维结构。

　　牙菌斑中的“菜花”结构主要由樟脑菌、链球菌、嗜血杆菌/聚集菌和血管菌组成，其中还散布有Prevobacteria、Rosia菌和Capphages。右图：牙菌斑中复杂的“玉米芯”结构。设备：LSM 780

　　通过光学多色成像数据构建牙菌斑刺猬状菌落模型。链球菌和放线菌的生物膜与棒状菌丝结合，在菌丝末端被球菌(链球菌、卟啉单胞菌等)包裹，形成玉米穗状结构。奈瑟菌群被菌落包围。外面。外面的细菌创造了一个富含二氧化碳和低氧的环境，厌氧细菌在里面生长。

　　蔡司咸阳光学显微镜了解到，细胞热解是人体在感知到病原微生物感染后发起的一种免疫防御反应。它本质上是一种程序性细胞坏死，表现为细胞膜上形成孔洞，并逐渐膨胀至细胞膜破裂。最终导致细胞内容物的释放并引起严重的炎症反应。

　　细胞热解进一步分为经典和非经典途径。在非经典途径中，以细菌脂多糖(LPS)为例。以往的研究表明，它可以在不借助受体的情况下直接进入细胞质，从而使LPS受体——Caspase家族成员通过寡聚化、切割gasdermin-D、诱导细胞热解而被激活。本研究发现，宿主细胞中的 GBP1 充当细菌脂多糖 (LPS) 的传感器，并通过静电相互作用以高亲和力与沙门氏菌表面的 LPS 结合。

　　“并且通过招募GBP2-4组装成GBP外壳，进一步促进了细菌表面capspase-4的招募和激活，证实了细菌脂多糖膜的激活是开启非经典炎症信号的步转导途径。

　　亮点：直径2-3um的沙门氏菌，通过蔡司共聚焦配备的超高分辨率设备Airyscan(点击查看)，有效实现2倍分辨率提升，清晰定位GBPs在细菌表面的结合(成像效果类似膜结构)并提高。

　　沙门氏菌(以 rsRED 标记，红色)感染 Hela 细胞，细胞内非典型炎症小体 GBP1(以 eGFP 标记，绿色)与沙门氏菌表面结合。细胞核(Hoechst 标签，蓝色)，比例尺：10um (C) 5um (F)。设备：带 Airyscan 的 LSM 800。