新聞 | STED納米顯微成像在癌癥前沿研究領(lǐng)域的應(yīng)用

記愛丁堡超高分辨率成像聯(lián)盟

Alison Dun博士采訪

作者｜Dr. Alison Dun 1

作者｜Dr. Julia Roberti 2

1 愛丁堡大學(xué)、赫瑞-瓦特大學(xué)超高分辨率成像聯(lián)盟（ESRIC）

2 徠卡顯微系統(tǒng)Leica Microsystems

Alison Dun博士是英國愛丁堡大學(xué)與赫瑞-瓦特大學(xué)超高分辨率成像聯(lián)盟（ESRIC）的博士后、設(shè)備負責人。在她的博士和工作研究中，她使用了大量顯微鏡設(shè)備。近期，在BBC的采訪中，Alison Dun博士向我們介紹了STED（受激發(fā)射損耗）納米顯微鏡如何幫助研究人員在對抗癌癥的過程中更好地理解人類身體中出現(xiàn)的問題，從而給未來的治療帶來希望。

下面是部分采訪內(nèi)容：

Q1

Dr. Dun，在ESRIC目前研究的癌癥研究主要方向在哪里？

作為一個開放機構(gòu)，ESRIC與蘇格蘭和世界其他地區(qū)的科學(xué)家一起，致力于研究包括癌癥在內(nèi)的一系列疾病。我們和赫瑞-瓦特大學(xué)Dr. Nick Leslie合作的一個特別項目是用超高分辨率來觀察一種叫做PTEN的蛋白質(zhì)，其作用是在健康個體中抑制腫瘤的生長。

PTEN蛋白質(zhì)的減少或*缺乏在許多癌癥中都有體現(xiàn)，如前列腺、乳房和肺等。

圖1. Atto 590標記mitofilin的成纖維細胞線粒體。

Jans et al, PNAS, 2013

Q2

在這些領(lǐng)域中，哪些問題STED納米顯微鏡可以提供答案，而其他類型顯微鏡無法提供呢？

為了研究像癌癥一樣的疾病，我們需要深入的觀察它們的生物學(xué)結(jié)構(gòu)，但是其尺度太小，以至于我們現(xiàn)在仍然無法*看清楚，癌癥細胞內(nèi)發(fā)生的很多生物過程也沒有充分理解。

但是，STED納米顯微鏡可以讓我們比以往任何時候觀察到更多的細節(jié)，展現(xiàn)前所未見的細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，尤其在活細胞條件下的亞細胞級或分子水平級別的細胞情況。

圖2. 非洲爪蟾核孔復(fù)合物

黑白：作為驗證的掃描電鏡照片，

綠色：Atto 590標記的中央孔道蛋白,

紅色：KK114標記的周邊跨膜蛋白gp210。

Gottfert et al., Biophysical Journal, 2013

Q3

您覺得STED納米顯微鏡令人印象深刻的優(yōu)勢是什么？

各種類型顯微鏡技術(shù)都有其優(yōu)勢和“挑戰(zhàn)”，因此，在研究中使用適合的工具十分重要。就所見即所得而言，我認為STED納米顯微技術(shù)比其他超高分辨率技術(shù)有真正的優(yōu)勢（real advantage）。當STED激發(fā)光打開時，我們可以同時得到一張共聚焦圖像作為參考，因此，對STED的圖像結(jié)果，我們認為是真實可信的。

此外，當觀察比STED分辨率更小的結(jié)構(gòu)時，我們也可以優(yōu)化實驗，比如樣本準備或處理方法，在樣本準備和技術(shù)實現(xiàn)之間達到良好的平衡，為研究提供行之有效的方案和可預(yù)期的結(jié)果。

在超高分辨領(lǐng)域，STED的多色標記成像是一個巨大的進步，這對生物學(xué)家來說是非常重要的，因為它使我們能夠更好地區(qū)分不同結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)，以及及它們之前的關(guān)系和相互作用。

圖3. HeLa細胞3種免疫染色：綠，NUP153-Alexa 532；紅，Clathrin-TMR；白，Actin-Alexa 488。

Q4

您認為，這項技術(shù)將如何影響未來腫瘤研究？

除非我們真正了解癌癥是如何在分子水平上發(fā)生的，也就是在納米尺度上，否則，我們開發(fā)不出治療或預(yù)防癌癥的藥物。超高分辨率顯微鏡使我們更好地了解人類細胞在分子水平上的變化過程，觀察到更微觀的結(jié)構(gòu)，從而更好地理解我們體內(nèi)的癌癥發(fā)生機制。

徠卡STED技術(shù)

徠卡早在2004年就推出了款超高分辨率4 P i顯微鏡。2007年，Leica Microsystems前瞻性地開始對STED技術(shù)進行商業(yè)化生產(chǎn)，并在此基礎(chǔ)上不斷推陳出新，突破極限。

圖4. Leica超高分辨顯微技術(shù)不斷創(chuàng)新的14年

關(guān)于徠卡顯微系統(tǒng)Leica Microsystems

徠卡顯微系統(tǒng)是顯微科技與分析科學(xué)儀器之，總部位于德國維茲拉(Wetzlar, Germany)。主要提供顯微結(jié)構(gòu)與納米結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域的研究級顯微鏡等專業(yè)科學(xué)儀器。自公司十九世紀成立以來，徠卡以其對光學(xué)成像的追求和不斷進取的創(chuàng)新精神始終得到業(yè)界廣泛認可。徠卡在復(fù)合顯微鏡、體視顯微鏡、數(shù)碼顯微系統(tǒng)、激光共聚焦掃描顯微系統(tǒng)、電子顯微鏡樣品制備和醫(yī)療手術(shù)顯微技術(shù)等多個顯微光學(xué)領(lǐng)域處于先導(dǎo)地位。

徠卡顯微系統(tǒng)在有七大產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)基地，在二十多個國家擁有服務(wù)支持中心。徠卡在一百多個國家設(shè)有區(qū)域分公司或銷售分支機構(gòu)，并建有遍及的完善經(jīng)銷商服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系。

徠卡顯微系統(tǒng)