发光的小蛋白质使研究人员能够更深入地观察活组织

杜克大学和阿尔伯特爱因斯坦医学院的生物医学和基因工程师设计了一种小型荧光蛋白，可以发射和吸收深入生物组织的光。这种蛋白质针对近红外 (NIR) 光谱中的波长量身定制，可以帮助研究人员捕获更深入、更清洁、更精确的生物医学图像。

这项工作于 12 月 1 日发表在《自然方法》杂志上。

用光对深层组织成像具有挑战性。可见光通常会被体内的结构和分子迅速吸收和散射，从而使研究人员无法看到组织内超过一毫米的深度。如果他们设法进一步探测，胶原蛋白或黑色素等物质通常会使图像变得模糊，通过它们的自然荧光产生相当于背景噪音的物质。

杜克大学生物医学工程助理教授 Junjie Yao 说：“生物分子自然地吸收和发射可见光谱中的光，大约在 350 到 700 纳米之间。”“因此，当使用它对深层组织成像时，就像试图在白天观察星星一样。信号被淹没了。”

为了走出这些浑水，Yao 和他的合作者、纽约阿尔伯特爱因斯坦医学院遗传学教授 Vladislav Verkhusha 开发了一种蛋白质，它可以吸收和发射近红外 (NIR) 光谱中更长波长的光。

“在近红外光的 700-1300 纳米窗口中，组织是最透明的，”姚说。“在这些波长下，光可以更深入地穿透组织，而且由于过滤掉的自然背景荧光较少，我们可以进行更长时间的曝光并捕获更清晰的图像。”

Verkhusha 和他的实验室使用一种称为定向分子进化的过程来设计他们的蛋白质，使用通常在细菌中发现的光感受器作为结构的基础。这些感光器对成像研究很有用，因为当受到特定波长的光照射时，它们可以在静默和活跃状态之间切换。它们可以与胆绿素结合，胆绿素是一种在哺乳动物和人体组织中大量出现的生物分子。

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