北京大學(xué)開發(fā)一種全新的活細(xì)胞成像技術(shù)

【資料簡介】

zui近，生命科學(xué)聯(lián)合中心陳興研究組與北京大學(xué)生物動態(tài)光學(xué)成像中心黃巖誼研究組合作，開發(fā)了一種全新的活細(xì)胞成像技術(shù)，突破了成像標(biāo)記基團(tuán)的尺寸極限。這項工作為活細(xì)胞成像提供了一種全新的技術(shù)，有望開啟一系列熒光成像難以實現(xiàn)的研究。這一研究成果于近期發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed. 。

 

活細(xì)胞熒光成像是生命科學(xué)中*的研究工具。在熒光成像實驗中，研究人員通常需將一個熒光團(tuán)連接于細(xì)胞中的目標(biāo)生物分子上。常用的熒光團(tuán)包括熒光蛋白、量子點和小分子熒光染料等。其中，尺寸zui小的小分子染料約為幾個納米，而多數(shù)生物分子本身的尺寸即在納米級別。因此，如何進(jìn)一步減小熒光團(tuán)的尺寸，從而降低熒光標(biāo)記對目標(biāo)分子生物學(xué)功能的干擾是活細(xì)胞成像技術(shù)發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。

zui近，生命科學(xué)聯(lián)合中心陳興研究組與北京大學(xué)生物動態(tài)光學(xué)成像中心黃巖誼研究組合作，開發(fā)了一種全新的活細(xì)胞成像技術(shù)，突破了成像標(biāo)記基團(tuán)的尺寸極限。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，他們轉(zhuǎn)向探索另外一種成像模式，即受激拉曼散射顯微成像(Stimulated Raman Scattering Microscopy, SRS)。拉曼散射技術(shù)檢測入射光與分子運動相互作用而引起的頻率變化。一個化學(xué)鍵的振動即可產(chǎn)生特定的拉曼散射信號。基于這一特點，拉曼標(biāo)記基團(tuán)理論上可以小到一個化學(xué)鍵。

為了實現(xiàn)這一設(shè)想，兩個研究組合作，發(fā)展了一種命名為“生物正交受激拉曼散射成像”的技術(shù)。自發(fā)拉曼由于散射截面小、靈敏度低，在生物成像的應(yīng)用上受到很大的限制。近年來出現(xiàn)的受激拉曼散射成像技術(shù)*地提高了成像的靈敏度和速度。在這項工作中，他們正是采用了這一前沿拉曼成像技術(shù)。

同時，他們采用炔基作為拉曼報告基團(tuán)。炔基的碳碳三鍵長0.12納米，并具有較大的拉曼散射截面。更為重要的是，炔基的拉曼信號落在了細(xì)胞的“拉曼靜默區(qū)”(細(xì)胞中天然生物分子在1800 cm-1至2800 cm-1區(qū)間沒有拉曼信號)。因此，炔基報告基團(tuán)幾乎沒有背景干擾，即在拉曼光譜上“生物正交”。結(jié)合炔基代謝標(biāo)記生物分子技術(shù)和受激拉曼顯微成像技術(shù)，他們成功實現(xiàn)分子特異地標(biāo)記成像活細(xì)胞的脂類、核酸、蛋白質(zhì)和糖類。這一研究成果于近期發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed. 。這項工作為活細(xì)胞成像提供了一種全新的技術(shù)，有望開啟一系列熒光成像難以實現(xiàn)的研究。

北京大學(xué)博士研究生洪森煉和陳濤為該論文共同*作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會和*的資助。