导读:美国劳伦斯伯克力国家实验室的科学家们开发了首个真彩(true-color)超高分辨率显微成像技术,为研究细胞结构和相关疾病提供了一个强大的工具。该技术将光谱与超高分辨率显微技术结合起来,在单分子成像时可以达到空前的光谱和空间分辨率。这一突破性成果发表在八月十七日的Nature Methods杂志上。
美国劳伦斯伯克力国家实验室的科学家们开发了首个真彩(true-color)超高分辨率显微成像技术,为研究细胞结构和相关疾病提供了一个强大的工具。该技术将光谱与超高分辨率显微技术结合起来,在单分子成像时可以达到空前的光谱和空间分辨率。这一突破性成果发表在八月十七日的Nature Methods杂志上。
“我们用这一技术检测每个分子在空间和光谱中的定位,根据其光谱判断分子的颜色,可以说这是首个真彩超高分辨率显微镜,”助理教授Ke Xu说,他将这一技术命名为SR-STORM(spectrally resolved stochastic optical reconstruction microscopy)。
SR-STORM能够给出每个分子的光谱和空间信息,为人们打开了一扇新的大门。该技术不仅能够在细胞中成像多个组分,还能检测局部的化学环境(比如pH变化)。更重要的是,SR-STORM是一种高通量技术,能在大约五分钟内获得大量单分子的空间和光谱信息。
SR-STORM是Xu博士基于自己之前的工作开发出来的,当时他在著名学者庄小威(Xiaowei Zhuang)实验室从事博士后研究。庄小威教授研发的超高分辨率成像技术STORM与诺奖得主Eric Betzig的成果不相伯仲,却和2014年的诺贝尔化学擦肩而过。
现有的超高分辨率显微技术不能给出光谱信息,这样的信息对于理解分子行为是很有帮助的,而且能够对多个靶标实现高质量的多色成像。Xu博士和同事们经过深入探索,终于解决了这一难题。他们用发射波长相近的14种染料对样本进行染色。尽管这些染料的光谱彼此重叠,但SR-STORM能够很好的将其区分开。研究人员还用四种染料对线粒体、微管等四个不同的亚细胞结构进行标记。研究显示,SR-STORM能够根据分子的光谱轻松分辨不同的颜色,每个亚细胞结构都能鲜明的呈现出来。
“我们以大约10nm的高分辨率,成像了细胞内四个生物学组分的空间互作,”Xu说。“目前这一技术主要用于基础研究和细胞生物学领域,我们希望日后也能将其用于医疗。研究者们可以在SR-STORM的帮助下观察细胞结构的建立,以及它们在疾病中发生的变化。”
“细胞骨架包括一系列相互作用的亚细胞结构和蛋白,这一技术可以通过空前的颜色通道和空间分辨率,揭示不同靶标之间的互作。”
Xu博士正在尝试进一步改良这一技术,使它能够用于常规显微系统。他也在开发合适的染料和探针,在纳米尺度上监控细胞内局部环境的变化,比如pH值。
来源于:生物通
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