科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

美國(guó)萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為單目標(biāo)傾斜光片3D（soTILT3D）的創(chuàng)新成像平臺(tái)，在超分辨率顯微鏡領(lǐng)域取得重大突破。soTILT3D結(jié)合了傾斜光片技術(shù)、納米打印微流體系統(tǒng)以及先進(jìn)計(jì)算方法，具備強(qiáng)大的全細(xì)胞、多目標(biāo)成像能力，能改進(jìn)當(dāng)前的細(xì)胞結(jié)構(gòu)3D可視化精度。該成果發(fā)表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

在納米尺度上觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)對(duì)于理解細(xì)胞內(nèi)部復(fù)雜的運(yùn)作機(jī)制至關(guān)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(guān)鍵細(xì)節(jié)，還能促進(jìn)新型靶向治療的發(fā)展及對(duì)疾病發(fā)生機(jī)理的理解。

soTILT3D平臺(tái)通過其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和技術(shù)整合，極大地提升了成像質(zhì)量和效率。即便是面對(duì)那些傳統(tǒng)技術(shù)難以處理的樣本，它也能展現(xiàn)出細(xì)胞結(jié)構(gòu)間精細(xì)的相互作用。

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

該平臺(tái)還應(yīng)用了包括深度學(xué)習(xí)在內(nèi)的高級(jí)計(jì)算工具，保證長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定成像。這一特性使得soTILT3D在處理密集發(fā)光點(diǎn)時(shí)的速度可達(dá)傳統(tǒng)方法的十倍以上，大大縮短了捕捉細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜結(jié)構(gòu)（例如核纖層、線粒體和細(xì)胞膜蛋白）詳盡圖像所需的時(shí)間。

soTILT3D平臺(tái)具備強(qiáng)大的全細(xì)胞3D多目標(biāo)成像能力，可同時(shí)追蹤細(xì)胞內(nèi)部多種蛋白質(zhì)的分布情況，并精確測(cè)量它們之間的納米級(jí)距離。這意味著，科學(xué)家現(xiàn)在能以前所未有的精度和準(zhǔn)確性，觀察到緊密排列的蛋白質(zhì)的空間布局，進(jìn)而獲得關(guān)于這些蛋白質(zhì)如何組織以及它們?cè)谡{(diào)控細(xì)胞功能中扮演角色的新見解。

總編輯圈點(diǎn)

該平臺(tái)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在于它能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的成像，這對(duì)于捕捉細(xì)胞內(nèi)動(dòng)態(tài)過程至關(guān)重要。再借助深度學(xué)習(xí)算法快速準(zhǔn)確地分析大數(shù)據(jù)，就能向人們揭示細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)間的復(fù)雜關(guān)系。可以預(yù)想，這一成就將加速新型療法的研發(fā)，尤其是針對(duì)那些依賴于細(xì)胞內(nèi)部特定分子相互作用的疾病。可以說，細(xì)胞成像技術(shù)已邁入了一個(gè)全新的階段，其預(yù)示著未來生物學(xué)研究將更加精細(xì)和高效。