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新成像技术能同步观测细胞精细结构

新成像技术能同步观测细胞精细结构
2026-02-25 10:13:32 来源:科技日报

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。(记者刘霞)

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