Cell:利用新开发的显微镜技术FLASH |
来源:100医药网 2024-05-01 09:29
来自美国耶鲁大学的研究人员开发了一种革命性的显微镜技术——“FLASH-PAINT”,它为我们揭开单个细胞内部运作的神秘面纱提供了前所未有的视角。试想观看一场橄榄球赛,除了两名四分卫,其余球员皆隐身不见,如此一来,观众将难以理解全队的协同战术。同样,科学家在显微镜下探索细胞内部世界时,也面临着类似困境。细胞内部是一个由数百万分子构成的精密生态系统,它们相互作用、协同工作,而要清晰观察细胞器、蛋白质及其他微小亚细胞成分,必须依赖超分辨率显微镜。遗憾的是,当前技术仅能让我们同时观察有限的目标。
在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学的研究人员开发了一种革命性的显微镜技术 FLASH-PAINT ,它为我们揭开单个细胞内部运作的神秘面纱提供了前所未有的视角。这项技术的核心在于对成像探针的创新应用,通过在生物样本中使用特定化合物,显著提升科学家对微小细节的探测能力。
相关研究结果发表在2024年3月28日的Cell期刊上,论文标题为 Unraveling cellular complexity with transient adapters in highly multiplexed super-resolution imaging 。
论文共同通讯作者、耶鲁大学细胞生物学教授Joerg Bewersdorf博士说, 若仅能观察一两蛋白,就如同管窥蠡测,难以洞察全局。而今,我们拥有一种优雅且高效的手段,可以随心所欲地对几乎无限数量的蛋白质和其他特征进行成像。
新型成像探针能瞬时结合无限数量的分子
目前一种可视化观察细胞内部过程的方法是将抗体与由单链 DNA 和荧光染料组成的成像探针结合使用。抗体引导探针到达需要成像的靶标,DNA 链与抗体上的互补 对接 DNA 链结合。
这种方法的一个局限是,每个靶标都需要它自己的成像探针。例如,如果一个团队想观察 10 种不同的靶标,就需要使用 10 种探针。论文第一作者、耶鲁大学细胞生物学副研究员Florian Sch der 博士说, 但是如果我们的设想是对细胞中的每种蛋白进行成像,那么大约有 2 万种不同的蛋白。 他说, 设想对细胞内所有2万余种蛋白质进行成像,现有技术显然无法胜任。
图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.02.033
为解决这一难题,研究团队引入了一种名为 衔接分子 (adapter)的中介物质,它能灵活连接任意类型的探针与任意类型的靶标。这项技术的关键在于,衔接分子与靶标的结合极为短暂,易于从一个靶标迅速转换至下一个。 这种快速切换能力至关重要, Bewersdorf强调。
快速、低成本的显微镜技术为新发现铺平了道路
瞬时结合 与 广泛连接 的特性使得FLASH-PAINT技术的速度提升百倍,且成本仅为现行超分辨率显微镜技术的极小部分。 这将极大地加速科学发现的步伐, Bewersdorf说, 现在,我们只需一次实验就能揭示所有可能的相互作用,而非反复实验只为观察一两种蛋白间的单一交互。
研究团队期待FLASH-PAINT能让我们直观呈现以往无法触及的复杂亚细胞过程,从而助力临床医生更好地理解并治疗包括癌症在内的多种疾病。 与疾病较量需要全面审视所有参与者,唯有如此,方能洞悉全局, Bewersdorf表示。
在未来的探索中,研究人员将进一步研究FLASH-PAINT在组织成像及作为诊断工具的应用潜力,这场细胞内部世界的 高清直播 正缓缓拉开帷幕,引领我们步入生命科学的新纪元。( 100yiyao.com)
参考资料:
Florian Schueder et al. . Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.02.033.
Advanced microscopy technique offers a new look inside cells
https://phys.org/news/2024-04-advanced-microscopy-technique-cells.html
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