本文標(biāo)題:熒光成像技術(shù)

    作為第一位獲美國麥克阿瑟基金會“天才獎”的華人女科學(xué)家，莊小威教授獲得了許多重要成果，尤其是在生物物理顯微成像領(lǐng)域，近期莊小威教授發(fā)表了題為“Fast,  three-dimensional  super-resolution  imaging  of  live  cells”的論文，介紹了其研究組在超分辨率細(xì)胞成像研究方面的最新進(jìn)展——活細(xì)胞超分辨率熒光成像技術(shù)。
     傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡受限于光的波長，對于200nm以下的物體無法分辨。雖然電子顯微鏡可以達(dá)到納米級的分辨率，但電流容易造成樣品破壞，因此能觀測的樣本也相當(dāng)有限。分子生物學(xué)家雖然可以把若干目標(biāo)蛋白質(zhì)貼上熒光卷標(biāo)，但這些蛋白質(zhì)還是經(jīng)常擠在一塊，在顯微鏡下難以分辨開來。
     近幾年高分辨率熒光顯微鏡研發(fā)，使得研究者可以從納米級觀測細(xì)胞突起的伸展，從而宣告200—750納米大小范圍的模糊團塊時代結(jié)束。比如光敏定位顯微鏡（PALM）可以用來觀察納米級生物，相較于電子顯微鏡有更清晰的對比度，如果給不同蛋白接上不同的熒光標(biāo)記，就可以進(jìn)一步研究蛋白質(zhì)間的相互作用。
     如何用光敏開關(guān)探針來實現(xiàn)單分子發(fā)光技術(shù)？
     假設(shè)用光敏開關(guān)將原本重疊在一起的幾個分子圖像暫時分開，這樣就能獲得單分子圖像，從而提高分辨率。 
    2004年莊小威研究組偶然發(fā)現(xiàn)某種花青染料具有光控開關(guān)，即通過使用不同顏色的光，可以隨意地把它們激活成熒光狀態(tài)和失活成黑暗狀態(tài)。自此莊小威開始研究這些光控探針，用它們來短暫地分離個體分子在空間上的重疊影像從而提高分辨率。 
    莊小威研究組命名了一種隨機光學(xué)重建顯微鏡（stochastic  optical  reconstruction  microscopy,  STORM）。使用STORM可以以20nm的分辨率看到DNA分子和DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體分子。這一方法基于光子可控開關(guān)的熒光探針和質(zhì)心定位原理，在雙激光激發(fā)下熒光探針隨機發(fā)光，通過分子定位和分子位置重疊重構(gòu)形成超高分辨率的圖像，其空間分辨率目前可達(dá)20nm。
    STORM雖然可以提供更高的空間分辨率，但成像時間往往需要幾分鐘，而且還不能滿足活體實時可視的成像需要。活細(xì)胞成像十分重要，但是要在不影響細(xì)胞正常生命活動的前提下實現(xiàn)高分辨率成像并不容易。莊小威研究組在這篇文章中報道了通過帶有高時空分辨率的STORM，獲得活細(xì)胞超高分辨率熒光成像的研究成果。 

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