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  • 新显微方法突破光学成像的颜色障碍

    作者:战略前沿技术 谌为(译) 来源:物理学家组织网 时间:2017-04-21 12:05 阅读:283 [投稿]
    哥伦比亚大学的研究人员在突破生物系统光学显微中所谓“颜色障碍”中取得显著进展,这一进展比现有技术更能让活体细胞和组织中的大量生物分子被广泛地和系统地标注和成像。

    哥伦比亚大学的研究人员在突破生物系统光学显微中所谓“颜色障碍”中取得显著进展,这一进展比现有技术更能让活体细胞和组织中的大量生物分子被广泛地和系统地标注和成像。这一进展在很多未来应用上具有潜力,包括帮助指导疾病的治疗方法的发展。

    在发表于4月19日上的自然中的论文中,由化学副教授Wei Min领导的研究团队报道了一种具有提高的探测灵敏度的新的光学显微平台的进展。这项研究更进一步报道了创造新方法的细节,当使用新仪器时,我们可以同时对多达24种特殊的生物分子进行标注和成像,几乎是现有技术同时成像分子数的5倍。

    Min说,在系统生物学时代,如何对细胞中大量的分子种类具有高灵敏度和特异性地同时成像仍然是光学显微中的巨大挑战。我们工作的独到之处在于我们让仪器和分子协同作用来克服这一长期存在的挑战。我们的平台具有理解复杂生物系统的能力,例如大量的人类细胞图、新陈代谢路径、脑中各种结构的功能、肿瘤的内部环境和大分子的组装。

    所有现有观察活体细胞和组织的方法各具优点,但也都受基本物理原理所限,其中之一就是“色差”的存在。

    例如,荧光显微敏感性极高,因此是生物实验室中最流行的技术。这种显微技术通过使用“荧光蛋白”,让科学家可以监测活体体统中的细胞活动。各种荧光蛋白都有一种靶结构,荧光蛋白将其用颜色标注。这5种荧光蛋白是蓝色荧光蛋白、青色荧光蛋白、绿色荧光蛋白、黄色荧光蛋白和红色荧光蛋白。

    荧光显微尽管功能强大,但由于存在“色差”,限制了研究人员同时观察5种结构,因为所使用的荧光蛋白释放一系列难以区分的色调。

    如果研究人员试图观察活体脑肿瘤组织样本中所有的上百种结构和不同的细胞种类,她将在一份组织样品中最多同时观测5个结构。如果研究人员想看到更多的结构,她将不得不清除组织的荧光标记,重新对新的结构进行标记。她将不得不重复这一过程。而在上述重复过程中,组织有可能会被损毁和遗失。

    这项工作的第一作者,Min实验室博士后Lu Wei说,我们想同时看到它们所有,观察它们自己是如何运作的,以及它们之间是如何相互作用的。在生物环境中有很多部分,我们需要同时看到一切以真正理解这些过程。

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