2015值得期待的技術：超越諾獎的新技術
2015-01-06
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在剛剛過去的2014年里，美國科學家Eric Betzig、William Moerner 和德國科學家Stefan Hell，因為對超高分辨率顯微鏡所做出的貢獻，獲得了諾貝爾化學獎。這一技術的意義在于突破了幾個世紀以來光學顯微鏡的“衍射極限”。這些科學家們從不同途徑“突破”了這一極限，使人們能夠分辨相距少于200nm的兩個物體。
生物通報道：在剛剛過去的2014年里，美國科學家Eric Betzig、William Moerner 和德國科學家Stefan Hell，因為對超高分辨率顯微鏡所做出的貢獻，獲得了諾貝爾化學獎。這一技術的意義在于突破了幾個世紀以來光學顯微鏡的“衍射極限”。這些科學家們從不同途徑“突破”了這一極限，使人們能夠分辨相距少于200nm的兩個物體。這類技術被統稱為超高分辨率顯微技術或納米顯微技術。
目前主要的超高分辨率技術包括：光激活定位顯微技術PALM、隨機光學重建顯微技術STORM、受激發射損耗STED，結構照明顯微技術SIM和RESOLFT。其中，PALM和STORM屬于單分子定位顯微技術。
專家們認為與熒光顯微技術不同，電子顯微鏡（EM）能獲得精確的結構信息，但是通過EM識別特殊蛋白是一個費力不討好的工作，而且一般也不能定量。而通過衍射極限熒光成像的電子顯微技術雖然獲得的信息量大，但是無法達到幾十納米級別的分辨率。
超分辨率熒光成像技術現在已接近電子顯微鏡技術，不過這兩者之間還是存在至少一個數量級的分辨率差異。如果能將這兩者結合，提煉電子顯微和超分辨率熒光顯微的優點，也許能帶給我們驚喜。
把這兩種方法放在一起并不是件簡單的事。首先樣品準備需要能用于兩種不同的方法，以最小的失真完成高質量成像。其次以兩種模式獲得的成像也必須能精確對齊，這樣才能真正提供補充信息。
比如說來自美國NIH的一組研究人員為了將電鏡EM與光激活定位顯微技術PALM結合在一起，對細胞表面結構成果，研發出了一種樣品準備的方法，這種方法基于嵌入式金納米棒，能完成20 納米分辨率的相關成像（Correlative super-resolution fluorescence and metal-replica transmission electron microscopy）。
此外這種關聯技術還需要EM樣品準備中合適的熒光標記，另外一篇文章中，來自加州理工學院的研究人員為了關聯細菌細胞的PALM與冷凍電子層析成像，找到了能在冷凍條件下進行光開啟的熒光蛋白，而且他們也成功阻止了冰晶體的形成。（Correlated cryogenic photoactivated localization microscopy and cryo-electron tomography）生物通 www.ebiotrade.com
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這就是關聯光學和電子顯微鏡技術（Correlative Light and Electron Microscopy，CLEM），這種技術既有熒光顯微鏡FM的分子標記功能，又具有電子顯微鏡EM捕獲超微結構細節的高分辨率。這一相關顯微鏡技術讓細胞生物學家有可能理解生命大分子在細胞里的動態，得到其亞細胞結構的更多信息。
而這些相應的解決方法也將能幫助這種超分辨率技術快速發展，用于生物學研究。
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