10月22日
采用STORM显微镜成像
就在十多年前，庄晓薇和她的团队开发了一种新的显微镜成像技术，改变了我们观察和研究细胞的方式。STORM，又称随机光学重建显微镜，通过使用包括STED在内的各种其他方法，为本已蓬勃发展的超分辨率显微镜领域增添了巨大的动力。STED是由Stefan Hell和他的同事于2005年中期在Göttingen上开创的。10多年后的今天，庄晓薇因其开创性的研究被授予2019年生命科学突破奖。
在2000年代中期，超分辨率技术迅速崛起，成为许多从事尖端显微成像研究的研究人员的工具，而在此之前，他们对细胞微环境的研究一直受到所使用光学系统似乎不可逾越的分辨率限制的阻碍。这意味着任何物体的图像定位比约。在最终的图像中，200纳米合并成一个斑点。对于任何愿意研究和解析低于这个距离的分子的人来说，这都是一个大问题。许多基本的生物过程发生在更小的尺度上——单纳米到几十纳米——用常规的显微镜工具组来洞察这一领域将为基础和应用研究开辟全新的道路。
庄实验室采用的STORM方法与STED不同之处在于，它依赖于基于广角显微镜的设置中荧光团的顺序开关。基于在任何给定时刻发出光的这些分子的亚群，就有可能找出或定位这些发光分子在细胞或众多细胞器中的某个位置。通过重复拍摄不同亚种群的快照，在不同的时间发射光，并用超灵敏的EMCCD相机对它们进行成像，就有可能创建一个完整的图像，包含无数荧光团的单个位置，分辨率可达20纳米。
很明显，为什么STORM和类似的定位技术依赖于单个荧光团的有效检测。根据使用的荧光团的类型，这可能是具有挑战性的，在某些情况下，这种微观系统将需要最高灵敏度的相机探测器。EMCCD相机已被证明是非点式扫描超分辨率技术的理想成像仪。它们的高量子效率超过95%，低噪声和电子倍增(EM)特征都意味着即使较弱的荧光团和较低的光子产率也可以被相机有效地检测到。这反过来又直接影响了荧光团的定位精度和准确性，从而影响了感兴趣的生物分子。
和或iXon EMCCDs自21世纪初以来，一直处于这类单分子检测研究的前沿，并一直是超分辨率显微镜许多类型和变体的相机的选择。在2006年的开创性论文中，庄晓伟和他的同事使用了一个512x512像素的iXon EMCCD模型(1)。这些相机仍然是基于图像的超分辨率显微镜的主要成像仪。的出现和不断的完善科学CMOS (sCMOS)相机已经看到这种成像技术进入超分辨率显微镜，很可能这两种技术将共存，同时解决不同类型的超分辨率成像的不同需求。
bob综合app官网登录STORM的应用非常多样化，现在可以在生物成像的所有研究领域看到。它们包括荧光团特征(2)、细胞骨架重排(3)、受体聚集(4)、HIV感染(5)、皮层下白质(6)或舌肌功能(7)的研究，还有更多在Andor的帮助下发表的研究iXon EMCCDs每一个星期。
全细胞3D STORM以纳米级分辨率揭示细胞结构之间的相互作用-细胞内线粒体的常规和3D STORM图像的比较。左面板显示细胞左1/3的常规图像。中间的面板显示了细胞中间1/3的3D STORM图像。z维信息用颜色编码。右边的面板显示了右1/3细胞的3D STORM图像的xy横截面。利用可光转换染料对线粒体上的TOM20进行免疫标记。成像在配备Andor iXon 897 EMCCD的Olympus IX71上完成。
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