新成像平臺改進細胞結構3D可視化精度

美國萊斯大學團隊開發(fā)了一種名為單目標傾斜光片3D（soTILT3D）的創(chuàng)新成像平臺，在超分辨率顯微鏡領域取得重大突破。soTILT3D結合了傾斜光片技術、納米打印微流體系統(tǒng)以及先進計算方法，具備強大的全細胞、多目標成像能力，能改進當前的細胞結構3D可視化精度。該成果發(fā)表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

研究人員使用新成像平臺。圖片來源：萊斯大學

在納米尺度上觀察細胞結構對于理解細胞內部復雜的運作機制至關重要，這不僅有助于人們發(fā)現(xiàn)健康與疾病狀態(tài)下的關鍵細節(jié)，還能促進新型靶向治療的發(fā)展及對疾病發(fā)生機理的理解。

soTILT3D平臺通過其獨特的設計和技術整合，極大地提升了成像質量和效率。即便是面對那些傳統(tǒng)技術難以處理的樣本，它也能展現(xiàn)出細胞結構間精細的相互作用。

具體來說，soTILT3D利用單一目標傾斜光片技術，有選擇性地照亮樣本的一小部分，有效減少了非焦點區(qū)域產生的背景熒光干擾，特別適用于如哺乳動物細胞這樣的厚樣本成像。此外，該平臺集成了特制的微流體系統(tǒng)和金屬化微鏡，不僅能精準調控細胞外部環(huán)境，支持快速更換溶液，而且適合進行無顏色偏移的連續(xù)多目標成像，同時允許將光片反射至樣本中，確保成像質量。

該平臺還應用了包括深度學習在內的高級計算工具，保證長時間內的穩(wěn)定成像。這一特性使得soTILT3D在處理密集發(fā)光點時的速度可達傳統(tǒng)方法的十倍以上，大大縮短了捕捉細胞內復雜結構（例如核纖層、線粒體和細胞膜蛋白）詳盡圖像所需的時間。

soTILT3D平臺具備強大的全細胞3D多目標成像能力，可同時追蹤細胞內部多種蛋白質的分布情況，并精確測量它們之間的納米級距離。這意味著，科學家現(xiàn)在能以前所未有的精度和準確性，觀察到緊密排列的蛋白質的空間布局，進而獲得關于這些蛋白質如何組織以及它們在調控細胞功能中扮演角色的新見解。