綠色熒光蛋白(GFP)的發明因其能夠提供對于活細胞和活體動物的靶向基因修飾標記而獲得2008年諾貝爾化學獎。進一步,由基因改造的光激活熒光蛋白(PA-FP)能夠提供單分子特性,而實現了超分辨顯微,使得這一技術獲得2014年諾貝爾化學獎。隨后,超分辨的發展向著活細胞動態超高時空分辨率顯微邁進。其中,光學漲落超分辨成像技術(SOFI)因其可以突破單分子發光限制,同時實現多個熒光分子高速成像而迅速成為國際關注的熱點。
最近,北京大學工學院席鵬課題組與中科院生物物理所徐平勇課題組、華中師范大學彭建新課題組聯合攻關,研發了一種可以用于高速活體細胞超分辨率顯微的熒光蛋白,并將其命名為Skylan-S。這一染料的顯著特點是,它比現有的適用于SOFI成像的熒光蛋白Dronpa的亮度高6-8倍,漲落動態范圍高4倍,同時具有極高的光學穩定性和開關特性。同時,Skylan-S是一種單體,因此能夠用于活細胞成像。基于這些特性,科學家們將其應用于SOFI和PALM超分辨成像中。在SOFI成像中,獲得了1.5秒的超高時空分辨率成像(每幀3毫秒,500幀進行SOFI重構),可利用4階SOFI獲得CCP的環狀結構,空間分辨率好于100nm。同時,Skylan-S能夠動態觀察亞細胞結構60s以上。而Dronpa在第一幀就無法實現這一高分辨率,在30s中超過一半染料被漂白。利用Skylan-S和Dronpa分別標記細胞的肌動蛋白絲,證明Skylan-S能夠以豐富灰階顯示不同標記濃度的蛋白絲的精細結構,而Dronpa則僅能提供信噪比非常有限的圖像。Skylan-S同時具有很好的單分子特性,適用于PALM成像。同時,它也廣泛適用于傳統的共聚焦和雙光子成像。
Skylan-S具有比Dronpa更高的光強和漲落范圍,使其更適合于高階SOFI超分辨顯微
這一工作近期發表在國際著名期刊ACS Nano上,第一作者為中科院生物物理所的博士生張茜和北京大學的博士生陳軒澤。該工作得到國家“973”計劃、國家重大儀器發展專項、國家自然科學基金、北京市自然科學基金、中科院基金等的資助。
席鵬課題組致力于超分辨率顯微成像方面的研究,2015年以來發表的工作有:通過逆復用實現光譜分離的聯合標記SOFI,發表于Nature出版的Scientific Reports期刊;利用轉盤式共聚焦的層析能力與多種超分辨模態結合(3D-MUSIC)實現的三維超分辨顯微,發表于Springer和清華大學出版社聯合出版的Nano Research期刊。
近日,中國科學院西安光學精密機械研究所(以下簡稱西安光機所)瞬態光學研究室研究員姚保利團隊在無標記三維顯微成像領域取得新進展,研究成果發表在《物理學雜志:光子學》。網站截圖。光學衍射層析(ODT)是一......
近日,南方科技大學生物醫學工程系教授奚磊團隊成功開發出一套光聲計算介觀成像系統(PACMes),實現了通過對小鼠完整頭皮和顱骨腦皮層血管網絡進行無標記的長期、高分辨率可視化成像。相關成果發表于《科學進......
2025年12月12日,由中國科學院生物物理研究所徐平勇研究員任首席科學家的2024年度國家重點研發計劃"冷凍超分辨光電聯用系統"項目啟動暨年度學術進展交流會在北京召開。項目指導專......
圖tr-FPs熒光壽命調控機制及其在多重成像中的應用在國家自然科學基金項目(批準號:22494700、22494702、22477102、82273257、32450793、22222410、2237......
近期,中國科學院上海光學精密機械研究所研究員韓申生、副研究員劉震濤團隊在多色超分辨結構光照明顯微鬼成像方面取得進展。相關研究成果以Multicolorsuper-resolutionstructure......
給快中子射線戴上“高清眼鏡”,讓它看得更清楚。記者22日從中國科學院理化技術研究所獲悉,來自該所等單位的科研人員,開發出一種新型透明玻璃材料。該材料能顯著提升快中子成像的清晰度,使其達到當前報道的世界......
近日,電子科技大學自動化工程學院核探測技術與成像團隊針對傳統密度成像工具在薄層識別中存在分辨率低、測量誤差大以及放射性風險高等問題,提出了一種基于可控X射線源的新型成像方法,并結合優化的Fisher分......
近日,電子科技大學自動化工程學院核探測技術與成像團隊針對傳統密度成像工具在薄層識別中存在分辨率低、測量誤差大以及放射性風險高等問題,提出了一種基于可控X射線源的新型成像方法,并結合優化的Fisher分......
近日,中國科學院合肥物質科學研究院研究員王俊峰團隊依托穩態強磁場實驗裝置磁性測量系統,構建了用于非酒精性脂肪肝早期肝纖維高效診斷的生物型核磁共振成像(MRI)納米探針。非酒精性脂肪肝病是患病率較高的代......
近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員徐兆超團隊發展雙色單分子閃爍比率成像技術(2C-SMBR),在單溶酶體水平同步實現納米級結構成像與腔內pH準確定量。相關成果發表在《德國應用化學》。溶酶體作為細......