兼具電子顯微鏡與熒光顯微鏡雙重優(yōu)勢(shì) 新成像技術(shù)能同步觀測(cè)細(xì)胞精細(xì)結(jié)構(gòu)

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

記者：劉霞

美國(guó)哈佛大學(xué)科學(xué)家研制出一種新型成像技術(shù)。這是一種多色顯微鏡技術(shù)，巧妙融合了電子顯微鏡與熒光顯微鏡的雙重優(yōu)勢(shì)，使研究人員能在納米級(jí)分辨率下，同步觀測(cè)細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)與特定蛋白質(zhì)位置。相關(guān)成果已于2月21日至25日在美國(guó)舊金山召開(kāi)的第70屆生物物理學(xué)會(huì)年會(huì)上發(fā)布。

受真菌感染果蠅的多色電子顯微鏡圖像。圖中可見(jiàn)真菌的細(xì)胞核（綠色）、線粒體（紫色）以及果蠅表面的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

這一突破解決了生物成像領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的兩難困境：以往科學(xué)家要么能看清細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)，要么能追蹤特定分子，卻難以兩者兼得。新技術(shù)的問(wèn)世，為解析細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)到分子簇組織等各類生命過(guò)程打開(kāi)了新窗口，也讓科學(xué)家們能精準(zhǔn)定位這些過(guò)程在細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)的具體發(fā)生位點(diǎn)。

傳統(tǒng)熒光顯微鏡通過(guò)將發(fā)光標(biāo)簽附著于目標(biāo)蛋白，利用可見(jiàn)光激發(fā)標(biāo)簽發(fā)光來(lái)定位分子。這一技術(shù)雖擅長(zhǎng)“定點(diǎn)”，但其分辨率約250—300納米，無(wú)法清晰分辨單個(gè)蛋白質(zhì)，更難以觀察細(xì)胞的整體骨架。反之，電子顯微鏡雖能以納米級(jí)精度精確描繪細(xì)胞結(jié)構(gòu)，卻難以識(shí)別特定的分子標(biāo)記。

此前，科學(xué)家曾嘗試將兩種圖像拍攝后疊加，但對(duì)于腦組織等大尺寸樣本，圖像的精確對(duì)齊極難實(shí)現(xiàn)。

哈佛團(tuán)隊(duì)的解決方案簡(jiǎn)潔而優(yōu)雅：棄用雙重成像，改用單束電子束實(shí)現(xiàn)“一石二鳥(niǎo)”。

團(tuán)隊(duì)解釋道，他們開(kāi)發(fā)的新技術(shù)不發(fā)射光線，而是發(fā)射電子束。他們開(kāi)發(fā)了一種特殊探針，可附著在目標(biāo)蛋白上。當(dāng)電子束激發(fā)探針時(shí)，其會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光，此過(guò)程稱為“陰極發(fā)光”。于是，同一束電子束便能提供兩組關(guān)鍵信息：探針發(fā)出的彩色信號(hào)，以及電子散射形成的精細(xì)結(jié)構(gòu)圖像。該技術(shù)已在哺乳動(dòng)物細(xì)胞及生物組織（如受真菌侵染的果蠅）中驗(yàn)證有效。

不過(guò)，現(xiàn)行方法僅能生成二維平面圖像，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將其拓展至三維領(lǐng)域。下一步的目標(biāo)是將該技術(shù)應(yīng)用于冷凍電子顯微鏡，通過(guò)快速冷凍技術(shù)保持細(xì)胞自然狀態(tài)，并從多角度成像，最終構(gòu)建出細(xì)胞的3D模型。