兼具電子顯微鏡與熒光顯微鏡雙重優勢 新成像技術能同步觀測細胞精細結構

來源：科技日報

記者：劉霞

美國哈佛大學科學家研制出一種新型成像技術。這是一種多色顯微鏡技術，巧妙融合了電子顯微鏡與熒光顯微鏡的雙重優勢，使研究人員能在納米級分辨率下，同步觀測細胞的精細結構與特定蛋白質位置。相關成果已于2月21日至25日在美國舊金山召開的第70屆生物物理學會年會上發布。

受真菌感染果蠅的多色電子顯微鏡圖像。圖中可見真菌的細胞核（綠色）、線粒體（紫色）以及果蠅表面的精細結構。

圖片來源：物理學家組織網

這一突破解決了生物成像領域長期存在的兩難困境：以往科學家要么能看清細胞的精細結構，要么能追蹤特定分子，卻難以兩者兼得。新技術的問世，為解析細胞信號傳導到分子簇組織等各類生命過程打開了新窗口，也讓科學家們能精準定位這些過程在細胞結構內的具體發生位點。

傳統熒光顯微鏡通過將發光標簽附著于目標蛋白，利用可見光激發標簽發光來定位分子。這一技術雖擅長“定點”，但其分辨率約250—300納米，無法清晰分辨單個蛋白質，更難以觀察細胞的整體骨架。反之，電子顯微鏡雖能以納米級精度精確描繪細胞結構，卻難以識別特定的分子標記。

此前，科學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。

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

團隊解釋道，他們開發的新技術不發射光線，而是發射電子束。他們開發了一種特殊探針，可附著在目標蛋白上。當電子束激發探針時，其會發出可見光，此過程稱為“陰極發光”。于是，同一束電子束便能提供兩組關鍵信息：探針發出的彩色信號，以及電子散射形成的精細結構圖像。該技術已在哺乳動物細胞及生物組織（如受真菌侵染的果蠅）中驗證有效。

不過，現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域。下一步的目標是將該技術應用于冷凍電子顯微鏡，通過快速冷凍技術保持細胞自然狀態，并從多角度成像，最終構建出細胞的3D模型。