陈根：肉眼如何看清细胞？让细胞膨胀8000倍

文/陈根

为了更深入地探索微观世界，过去，研究人员都专注于将显微镜分辨率提高的更高一些。后来，科学家们还提出了另一种策略，就是膨胀显微成像，即像给气球打气一样扩大细胞和组织，使得细胞和组织能够方便科学家们的观察。

近日，在耶鲁团队公布的一项新技术中，研究人员通过对细胞进行“膨胀—染色”两步改造，将细胞放大至少8000倍，使其足以用肉眼观察。再借助普通显微镜即可看清细胞的超微结构，就能达到昂贵仪器才能做到的效果。

膨胀显微成像技术首创于麻省理工学院的Edward Boyden教授，2015年，Edward Boyden教授在《科学》杂志上发表了这项技术。这项技术使用聚阴离子水凝胶帮助被荧光标记的生物样本放大，再利用荧光显微技术观察放大后的样本。最终获得的放大倍数就是物理放大和显微镜放大倍数的乘积。

按照这个方式，理论上来讲，将细胞放大至肉眼可见也并非不可能。这也带来了一个新的问题，那就是细胞膨胀后，内部的蛋白质就被稀释了，导致最后细胞虽然足够大但看不清细胞组织。

耶鲁大学的研究团队基于此进行了技术完善，提出了不透明显微成像技术，这项技术的关键就在于膨胀、染色。

膨胀这一过程与膨胀显微技术相差无几，重要的是对细胞进行染色。有两项染色技术可以帮助膨胀细胞不再透明。第一种方式是使用其他化合物与细胞中的蛋白质分子结合，形成可以染为蓝色的高分子聚合物。第二种方式是将二氨基联苯胺或金属银作为显色基底沉淀在切片的细胞样本上，此时不透明的细胞就会与背景产生对比度。

最终达到的效果也令研究人员感到满意的，在这项技术的帮助下，细胞形态可以用肉眼看清，甚至能辨别出细胞核、细胞质和细胞间的连接。而这项技术将帮助前沿生物学摆脱昂贵仪器的束缚，让更多学者可以参与到研究中来。