來源：科技日報

記者：劉霞

美國哈佛大學(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，使研究人員能在納米級分辨率下，同步觀測細(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日在美國舊金山召開的第70屆生物物理學(xué)會年會上發(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)的問世，為解析細(xì)胞信號傳導(dǎo)到分子簇組織等各類生命過程打開了新窗口，也讓科學(xué)家們能精準(zhǔn)定位這些過程在細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)的具體發(fā)生位點。

傳統(tǒng)熒光顯微鏡通過將發(fā)光標(biāo)簽附著于目標(biāo)蛋白，利用可見光激發(fā)標(biāo)簽發(fā)光來定位分子。這一技術(shù)雖擅長“定點”，但其分辨率約250—300納米，無法清晰分辨單個蛋白質(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精度精確描繪細(xì)胞結(jié)構(gòu)，卻難以識別特定的分子標(biāo)記。

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

哈佛團隊的解決方案簡潔而優(yōu)雅：棄用雙重成像，改用單束電子束實現(xiàn)“一石二鳥”。

團隊解釋道，他們開發(fā)的新技術(shù)不發(fā)射光線，而是發(fā)射電子束。他們開發(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，其會發(fā)出可見光，此過程稱為“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，以及電子散射形成的精細(xì)結(jié)構(gòu)圖像。該技術(shù)已在哺乳動物細(xì)胞及生物組織（如受真菌侵染的果蠅）中驗證有效。

不過，現(xiàn)行方法僅能生成二維平面圖像，團隊計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。