新成像技术能同步观测细胞精细结构
转自：科技日报
受真菌感染果蝇的多色电子显微镜图像。图中可见真菌的细胞核（绿色）、线粒体（紫色）以及果蝇表面的精细结构。图片来源：物理学家组织网
科技日报北京2月24日电 （记者刘霞）美国哈佛大学科学家研制出一种新型成像技术。这是一种多色显微镜技术，巧妙融合了电子显微镜与荧光显微镜的双重优势，使研究人员能在纳米级分辨率下，同步观测细胞的精细结构与特定蛋白质位置。相关成果已于2月21日至25日在美国旧金山召开的第70届生物物理学会年会上发布。
这一突破解决了生物成像领域长期存在的两难困境：以往科学家要么能看清细胞的精细结构，要么能追踪特定分子，却难以两者兼得。新技术的问世，为解析细胞信号传导到分子簇组织等各类生命过程打开了新窗口，也让科学家们能精准定位这些过程在细胞结构内的具体发生位点。
传统荧光显微镜通过将发光标签附着于目标蛋白，利用可见光激发标签发光来定位分子。这一技术虽擅长“定点”，但其分辨率约250—300纳米，无法清晰分辨单个蛋白质，更难以观察细胞的整体骨架。反之，电子显微镜虽能以纳米级精度精确描绘细胞结构，却难以识别特定的分子标记。
此前，科学家曾尝试将两种图像拍摄后叠加，但对于脑组织等大尺寸样本，图像的精确对齐极难实现。
哈佛团队的解决方案简洁而优雅：弃用双重成像，改用单束电子束实现“一石二鸟”。
团队解释道，他们开发的新技术不发射光线，而是发射电子束。他们开发了一种特殊探针，可附着在目标蛋白上。当电子束激发探针时，其会发出可见光，此过程称为“阴极发光”。于是，同一束电子束便能提供两组关键信息：探针发出的彩色信号，以及电子散射形成的精细结构图像。该技术已在哺乳动物细胞及生物组织（如受真菌侵染的果蝇）中验证有效。
不过，现行方法仅能生成二维平面图像，团队计划将其拓展至三维领域。下一步的目标是将该技术应用于冷冻电子显微镜，通过快速冷冻技术保持细胞自然状态，并从多角度成像，最终构建出细胞的3D模型。