美國開發(fā)真彩超高分辨率顯微鏡成像技術

 美國勞倫斯伯克力國家實驗室的科學家們開發(fā)了首個真彩(true-color)超高分辨率顯微成像技術，為研究細胞結構和相關疾病提供了一個強大的工具。該技術將光譜與超高分辨率顯微技術結合起來，在單分子成像時可以達到空前的光譜和空間分辨率。

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

SR-STORM能夠給出每個分子的光譜和空間信息，為人們打開了一扇新的大門。該技術不僅能夠在細胞中成像多個組分，還能檢測局部的化學環(huán)境(比如pH變化)。更重要的是，SR-STORM是一種高通量技術，能在大約五分鐘內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，當時他在著名學者莊小威(Xiaowei Zhuang)實驗室從事博士后研究。莊小威教授研發(fā)的超高分辨率成像技術STORM與諾獎得主Eric Betzig的成果不相伯仲，卻和2014年的諾貝爾化學擦肩而過。

現有的超高分辨率顯微技術不能給出光譜信息，這樣的信息對于理解分子行為是很有幫助的，而且能夠對多個靶標實現高質量的多色成像。Xu博士和同事們經過深入探索，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、微管等四個不同的亞細胞結構進行標記。研究顯示，SR-STORM能夠根據分子的光譜輕松分辨不同的顏色，每個亞細胞結構都能鮮明的呈現出來。

“我們以大約10nm的高分辨率，成像了細胞內四個生物學組分的空間互作，”Xu說。“目前這一技術主要用于基礎研究和細胞生物學領域，我們希望日后也能將其用于醫(yī)療。研究者們可以在SR-STORM的幫助下觀察細胞結構的建立，以及它們在疾病中發(fā)生的變化。”

“細胞骨架包括一系列相互作用的亞細胞結構和蛋白，這一技術可以通過空前的顏色通道和空間分辨率，揭示不同靶標之間的互作。”

Xu博士正在嘗試進一步改良這一技術，使它能夠用于常規(guī)顯微系統。他也在開發(fā)合適的染料和探針，在納米尺度上監(jiān)控細胞內局部環(huán)境的變化，比如pH值。

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