冷成像测量运动中的细胞

2021年12 月 13 日——一种涉及以极快的速度冷却活细胞的新方法，导致细胞生物分子在被捕时以其自然排列方式得到前所未有的保存。该技术的详细信息于 12 月 10 日发表在《科学进展》 上。

多种技术可用于评估微米和纳米尺度的分子模式。其中一些技术包括荧光显微镜、单分子定位显微镜、具有最小光子通量的纳米镜、超分辨率径向波动 (SRRF) 和受激发射耗尽纳米镜。

然而，这些成像方法的空间和光谱分辨率受到有限光子通量和光漂​​白(光致破坏)引起的运动模糊的限制。由于这些限制，许多分子模式的瞬态在很大程度上仍然无法获得。

成像中的模糊和光子问题

在荧光显微镜中，可以延长曝光时间以增加检测到的光量。然而，微观结构永远不会静止，而是不断运动。延长曝光时间从而导致结构模糊。

此外，光子催化过程会产生有毒自由基。这导致分子过程的破坏，细胞的最终死亡，甚至荧光分子的破坏。分子运动可以被化学固定取代，但固定过程需要几分钟且不完整，导致样品发生内在变化。另一方面，细胞可以极快地冷却，但仍然会发生冰晶对细胞结构的机械破坏。

解决方案可能是非常酷的成像

为了克服这些基本限制，马克斯普朗克分子生理学研究所系统细胞生物学系的研究人员在 Philippe Bastiaens 博士小组的 Jan Huebinger 博士领导下，开发了一种称为超快速冷冻的技术。Cryoarrest 在几毫秒内直接在荧光显微镜上冻结分子活动模式。

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