美國開發(fā)真彩超高分辨率顯微鏡成像技術(shù)

 美國勞倫斯伯克力國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們開發(fā)了首個(gè)真彩(true-color)超高分辨率顯微成像技術(shù)，為研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)和相關(guān)疾病提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。該技術(shù)將光譜與超高分辨率顯微技術(shù)結(jié)合起來，在單分子成像時(shí)可以達(dá)到空前的光譜和空間分辨率。

“我們用這一技術(shù)檢測每個(gè)分子在空間和光譜中的定位，根據(jù)其光譜判斷分子的顏色，可以說這是首個(gè)真彩超高分辨率顯微鏡，”助理教授Ke Xu說，他將這一技術(shù)命名為SR-STORM(spectrally resolved stochastic optical reconstruction microscopy)。

SR-STORM能夠給出每個(gè)分子的光譜和空間信息，為人們打開了一扇新的大門。該技術(shù)不僅能夠在細(xì)胞中成像多個(gè)組分，還能檢測局部的化學(xué)環(huán)境(比如pH變化)。更重要的是，SR-STORM是一種高通量技術(shù)，能在大約五分鐘內(nèi)獲得大量單分子的空間和光譜信息。

SR-STORM是Xu博士基于自己之前的工作開發(fā)出來的，當(dāng)時(shí)他在著名學(xué)者莊小威(Xiaowei Zhuang)實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究。莊小威教授研發(fā)的超高分辨率成像技術(shù)STORM與諾獎(jiǎng)得主Eric Betzig的成果不相伯仲，卻和2014年的諾貝爾化學(xué)擦肩而過。

現(xiàn)有的超高分辨率顯微技術(shù)不能給出光譜信息，這樣的信息對于理解分子行為是很有幫助的，而且能夠?qū)Χ鄠€(gè)靶標(biāo)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的多色成像。Xu博士和同事們經(jīng)過深入探索，終于解決了這一難題。他們用發(fā)射波長相近的14種染料對樣本進(jìn)行染色。盡管這些染料的光譜彼此重疊，但SR-STORM能夠很好的將其區(qū)分開。研究人員還用四種染料對線粒體、微管等四個(gè)不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)記。研究顯示，SR-STORM能夠根據(jù)分子的光譜輕松分辨不同的顏色，每個(gè)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)都能鮮明的呈現(xiàn)出來。

“我們以大約10nm的高分辨率，成像了細(xì)胞內(nèi)四個(gè)生物學(xué)組分的空間互作，”Xu說。“目前這一技術(shù)主要用于基礎(chǔ)研究和細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域，我們希望日后也能將其用于醫(yī)療。研究者們可以在SR-STORM的幫助下觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)的建立，以及它們在疾病中發(fā)生的變化。”

“細(xì)胞骨架包括一系列相互作用的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和蛋白，這一技術(shù)可以通過空前的顏色通道和空間分辨率，揭示不同靶標(biāo)之間的互作。”

Xu博士正在嘗試進(jìn)一步改良這一技術(shù)，使它能夠用于常規(guī)顯微系統(tǒng)。他也在開發(fā)合適的染料和探針，在納米尺度上監(jiān)控細(xì)胞內(nèi)局部環(huán)境的變化，比如pH值。

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