冷成像測量運動中的細胞

2021年12 月 13 日——一種涉及以極快的速度冷卻活細胞的新方法，導(dǎo)致細胞生物分子在被捕時以其自然排列方式得到前所未有的保存。該技術(shù)的詳細信息于 12 月 10 日發(fā)表在《科學(xué)進展》 上。

多種技術(shù)可用于評估微米和納米尺度的分子模式。其中一些技術(shù)包括熒光顯微鏡、單分子定位顯微鏡、具有最小光子通量的納米鏡、超分辨率徑向波動 (SRRF) 和受激發(fā)射耗盡納米鏡。

然而，這些成像方法的空間和光譜分辨率受到有限光子通量和光漂??白(光致破壞)引起的運動模糊的限制。由于這些限制，許多分子模式的瞬態(tài)在很大程度上仍然無法獲得。

成像中的模糊和光子問題

在熒光顯微鏡中，可以延長曝光時間以增加檢測到的光量。然而，微觀結(jié)構(gòu)永遠不會靜止，而是不斷運動。延長曝光時間從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)模糊。

此外，光子催化過程會產(chǎn)生有毒自由基。這導(dǎo)致分子過程的破壞，細胞的最終死亡，甚至熒光分子的破壞。分子運動可以被化學(xué)固定取代，但固定過程需要幾分鐘且不完整，導(dǎo)致樣品發(fā)生內(nèi)在變化。另一方面，細胞可以極快地冷卻，但仍然會發(fā)生冰晶對細胞結(jié)構(gòu)的機械破壞。

解決方案可能是非常酷的成像

為了克服這些基本限制，馬克斯普朗克分子生理學(xué)研究所系統(tǒng)細胞生物學(xué)系的研究人員在 Philippe Bastiaens 博士小組的 Jan Huebinger 博士領(lǐng)導(dǎo)下，開發(fā)了一種稱為超快速冷凍的技術(shù)。Cryoarrest 在幾毫秒內(nèi)直接在熒光顯微鏡上凍結(jié)分子活動模式。

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