來自美國霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所Janelia研究園、中科院生物物理所、美國國立科學(xué)研究院、哈佛醫(yī)學(xué)院等的科學(xué)家們，借助其發(fā)展的新光學(xué)超分辨率成像技術(shù)，在前所未有的高分辨率條件下研究了活體細胞內(nèi)的動態(tài)生物過程。他們的新方法顯著的提高了結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡(structured illumination microscopy, SIM)的分辨率，一種最適合活體超分辨成像的技術(shù)。于2015年8月28日在美國《科學(xué)》雜志上以封面文章發(fā)表。 S<y>Y  
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在這篇題為“Extended-resolution structured illumination imaging of endocytic and cytoskeletal dynamics”的文章中科學(xué)家們報道了一種能夠展現(xiàn)細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的運動和相互作用的新技術(shù)，這一技術(shù)能夠幫助生物學(xué)家理解細胞是怎樣改變它們之間的依存結(jié)構(gòu)，以及重整細胞膜結(jié)構(gòu)使得細胞外的分子可以被吸收到細胞內(nèi)。 7zJrT5   
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眾所周知超分辨率光學(xué)顯微成像技術(shù)能夠在極高的分辨率下展現(xiàn)細胞內(nèi)的精細結(jié)構(gòu)。但是，其局限性在于不能有效進行活體細胞成像。本文的作者之一，Eric Betzig博士指出利用一種名為飽和耗盡非線性SIM，人類有望克服這一問題。飽和耗盡非線性SIM先把所有的熒光蛋白分子激活到可發(fā)光的狀態(tài)（亮態(tài)），然后用一束結(jié)構(gòu)光把大部份的亮態(tài)分子反激活到暗態(tài)。通過結(jié)構(gòu)光反激活之后，僅有少數(shù)處于結(jié)構(gòu)光最弱區(qū)域的分子仍然保持在亮態(tài)。這些光調(diào)控過程提供了物體的高空間頻率信息，從而讓圖像更加清晰。這一過程需要重復(fù)25或更多次才能產(chǎn)生最終的高分辨率圖像。Betzig博士說道，這一原理非常類似于STED或另一種與其相關(guān)的叫做RESOLFT的超分辨率技術(shù)的原理。不過由于激活和反激活熒光蛋白需要很長時間，同時反復(fù)光照會對細胞和熒光蛋白造成損傷，研究人員必須在這一技術(shù)基礎(chǔ)上進行改良才能讓超分辨率活體細胞成像成為現(xiàn)實。 @o4z3Q@  
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Betzig研究小組開發(fā)了一種名為結(jié)構(gòu)光激活非線性SIM的技術(shù)，用結(jié)構(gòu)光只激活樣品里的一部分熒光蛋白分子，另外一束結(jié)構(gòu)光用于反激活分子，額外的信息可以在反激活的過程中同時被讀出。兩個結(jié)構(gòu)光疊加的效應(yīng)給與最終圖像62納米的分辨率，這一結(jié)果好于原始的SIM，并且把由光波長決定的傳統(tǒng)分辨率極限改進了三倍。此外，結(jié)構(gòu)光激活非線性SIM可在1/3秒內(nèi)采集25幅原始圖像，并從中重建出一幅高分辨率圖像。它的圖像采集很高效，只需用較低的照明光強，并且收集每一個亮態(tài)熒光蛋白分子所攜帶的信息。從而有效地保護了熒光分子，使得顯微鏡能夠進行更長時間的成像，讓科學(xué)家們可以觀測到更多的動態(tài)活動。 B c,"12  
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目前，科學(xué)家們已經(jīng)利用這一技術(shù)進行一系列應(yīng)用。例如獲得了在細胞運動和改變形狀的過程中骨架蛋白的解體和自身再組裝過程，以及在細胞膜表面的叫做caveolae的微小內(nèi)吞體動態(tài)過程的影像；觀測了多個骨架蛋白質(zhì)在形成粘著斑（鏈接細胞內(nèi)外的物理鏈）過程中的運動和相互作用；追蹤了clathrin修飾的內(nèi)吞體的成長和內(nèi)吞過程（內(nèi)吞體將細胞外的分子轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)）等。而這一技術(shù)也必將為推動生命科學(xué)研究提供更強大的動力。（生物谷編譯整理）