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超分辨成像:清晰度进入纳米时代

 风湿中心 2020-11-12

超分辨显微技术在理论上获得证实仅有一二十年的时间,但今天这项技术对生物学家而言已经相当普遍,容易获得,这带来了知识的繁荣。

这项技术特别令人兴奋的一个研究领域是用于确定基因组的3D结构和组织排列。因为越来越多的证据表明,基因组的3D结构在调节基因表达方面扮演重要角色。

哈佛大学化学和生化教授Xiaowei Zhuang看好这一技术。2018年,Zhuang教授的团队对染色质进行了纳米级精度的成像,并将之与数千种不同类型细胞的序列信息关联了起来。这种空间分辨率比他们以前所做的成像高1~2个数量级(即10倍~100倍),能够观察到单个细胞里染色质组装成结构域的过程,能让我们更好地理解染色质调节机制。

Zhuang教授团队的实验所采用的分辨率大多在几十纳米,看似很小,但其实跟被成像的分子一比就不那么小了,这点在研究分子之间相互作用的时候尤其凸出。据Zhuang教授预测,在超分辨成像领域,空间分辨率将迎来巨大改善,未来1纳米分辨率将成为常规。

与此同时,决定图像获得速度的时间分辨率也在不断改善。目前,研究人员必须在空间分辨率和成像速度间折中、平衡,要想速度快,就无法要求高空间分辨率。但随着更好的成像方法、更快速的图像获得,这些限制将逐渐被克服。

成千上万的基因和各种分子共同塑造了细胞的行为,如果能够在基因尺度上同时看到运行中的这些分子,将为成像创造巨大的机会。

Nature 2019

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