北大教授研发出超灵敏结构光超高分辨率显微镜

2018年04月16日 15:02 新浪科技

图1:海森结构光显微镜解析囊泡融合孔道形成全过程。上图:实际的动态过程解析;下图:由实验结果得到的囊泡融合的四个中间态。

新浪科技讯 北京时间4月16日消息,北京大学陈良怡团队联合华中科技大学谭山团队发明了一种超灵敏结构光超高分辨率显微镜 -- 海森结构光显微镜 (Hessian SIM)。此项成果近日以全文形式在线发表于Nature Biotechnology (影响因子41.67),论文题目为“Fast, long-term, super-resolution imaging with Hessian structured illumination microscopy”。

在每秒钟得到188张超高分辨率图像时,海森结构光显微镜的空间分辨率可以达到85纳米,能够分辨单根头发的1/600到1/800大小结构,而所需要的光照度小于常用的共聚焦显微镜光照度三个数量级。由于极低的光漂白以及光毒性,实现了100 Hz超高分辨率成像下连续采样10分钟得到18万张超高分辨率图像,或者是在1 Hz超高分辨率成像下连续1小时超高分辨率成像基本无光漂白。

与获得2014年Nobel化学奖的受激辐射损耗超高分辨率显微镜(STED)相比,海森结构光显微成像以极高的时间分辨率、极低的光毒性在活细胞超高分辨率成像方面占显著优势。例如,在观察细胞内囊泡与细胞质膜融合释放神经递质和激素过程中,海森结构光显微镜与STED显微镜(分辨率60纳米,每秒5幅左右; 巫凌钢实验室2018年3月Cell上线的文章)都可以观察到囊泡融合形成的孔道;但是,海森结构光显微镜还解析出囊泡融合时四个不同中间态,包括囊泡打开3纳米小孔、囊泡塌陷、融合孔道维持和最后的囊泡与细胞质膜完全融合的过程,真正可视化膜孔道形成的全过程(图1)。

图2、海森结构光显微镜显微镜下观察到COS-7细胞中的内质网和线粒体相互作用的动态过程,蓝色的线粒体用MitoTracker Green标记,可以清楚辨识内嵴结构;品红色的是用SEC61-mCherry标记内质网结构。

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