91儀器信息網(wǎng)訊 2015年3月17日，北京理化分析測(cè)試技術(shù)學(xué)會(huì)和北京市電鏡學(xué)會(huì)主辦的“北京市2015年度激光共焦超高分辨顯微學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)”在北科大廈舉行。該會(huì)議旨在推動(dòng)北京市及周邊省市激光共焦超高分辨顯微學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，提高廣大相關(guān)工作者的學(xué)術(shù)及技術(shù)水平，促進(jìn)上述學(xué)科在生命科學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。會(huì)議得到了相關(guān)學(xué)者的熱烈響應(yīng)，約160余人參加了此次會(huì)議。 會(huì)議現(xiàn)場(chǎng) 北京市電鏡學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)鄭維能、秘書(shū)長(zhǎng)張德添，北大醫(yī)學(xué)部何其華、北大醫(yī)學(xué)部第一醫(yī)院王素霞主持會(huì)議。 超高分辨顯微技術(shù)進(jìn)展 自荷蘭博物學(xué)家、顯微鏡創(chuàng)制者列文虎克在17世紀(jì)第一次將光線通過(guò)透鏡聚焦制成光學(xué)顯微鏡并用它觀察微生物以來(lái)，顯微鏡就一直是生物學(xué)家從事研究工作、探尋生命奧秘必不可少的利器。正是因?yàn)橛辛肆形幕⒖说倪@項(xiàng)偉大發(fā)明及其后繼者對(duì)顯微鏡技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，人們才能夠?qū)?xì)胞內(nèi)部錯(cuò)綜復(fù)雜的亞細(xì)胞器等結(jié)構(gòu)的形態(tài)有了初步的了解。 然而為了更好地理解生命過(guò)程和疾病發(fā)生機(jī)理，生物學(xué)研究需要觀察細(xì)胞內(nèi)器官等細(xì)微結(jié)構(gòu)的精確定位和分布，闡明蛋白等生物大分子如何組成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，重要的活性因子如何調(diào)節(jié)細(xì)胞的主要生命活動(dòng)等，而這些體系尺度都在納米量級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了常規(guī)的光學(xué)顯微鏡的分辨極限(約為200nm)。 為了解決生命科學(xué)研究面臨的一系列難題，超高分辨率顯微技術(shù)應(yīng)時(shí)而生，并且一經(jīng)問(wèn)世就得到了廣泛的響應(yīng)。2008年Nature Methods將這一技術(shù)列為年度之最。2014年，美國(guó)科學(xué)家Eric Betzig，德國(guó)科學(xué)家Stefan W. Hell，美國(guó)科學(xué)家William E. Moerner，因他們?cè)诔直媛薀晒怙@微技術(shù)領(lǐng)域取得的成績(jī)，獲得了該年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 報(bào)告人：北京大學(xué) 席鵬 目前，超高分辨顯微技術(shù)雖然能獲取很高的空間分辨率，卻總是以犧牲時(shí)間分辨率為代價(jià)。同時(shí)，這些方法技術(shù)復(fù)雜、系統(tǒng)成本較高，這給推廣應(yīng)用帶來(lái)一定困難。如果人們希望顯微鏡能在生物研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，就必須對(duì)其加以改進(jìn)和提高。 北京大學(xué)席鵬課題組一直致力于超分辨顯微成像技術(shù)研究。在報(bào)告中，席鵬介紹了超分辨顯微技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，并詳細(xì)介紹了課題組研究的兩類超分辨技術(shù)：多色聯(lián)合標(biāo)記超分辨技術(shù)和多模態(tài)三維超分辨技術(shù)。其中多色聯(lián)合標(biāo)記超分辨研究成果發(fā)表于Nature出版的Scientific Reports期刊，多模態(tài)三維超分辨技術(shù)相關(guān)研究成果發(fā)表于Springer和清華大學(xué)出版社聯(lián)合出版的Nano Research期刊上。 報(bào)告人：蔡司 庫(kù)玉龍 庫(kù)玉龍介紹了蔡司在2014年最新推出的Airyscan技術(shù)。Airyscan技術(shù)可以應(yīng)用于蔡司LSM 800和LSM880激光共聚焦顯微鏡，是第一款可用于正置顯微鏡觀察的超高分辨率產(chǎn)品。據(jù)介紹，傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡通過(guò)針孔來(lái)阻止非焦平面的發(fā)射光。Airyscan檢測(cè)器不在針孔處限制光通量，而是直接用一個(gè)32通道的六邊形平面探測(cè)器收集所有發(fā)射光，其中每個(gè)探測(cè)器元件都是有效的單個(gè)針孔。這一技術(shù)的使用，使LSM880的總體分辨率增加了1.7倍，即140 nm的橫向分辨率和 400nm的軸向分辨率。 報(bào)告人：徠卡 吳立君 吳立君介紹說(shuō)，2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者Stefan W. Hell與徠卡顯微系統(tǒng)的工程師和科學(xué)家有長(zhǎng)期良好的合作關(guān)系，從他還是博士生時(shí)，他就與徠卡共同研發(fā)超高分辨顯微鏡，至今雙方合作超過(guò)15年。早在2004年雙方合作推出了商業(yè)化4Pi超高分辨顯微鏡;2007年, Stefan W. Hell將STED(受激發(fā)射損耗)專利技術(shù)授權(quán)徠卡研發(fā)。 此外，吳立君介紹了徠卡推出的Leica TCS SP8 STED 3X受激發(fā)射損耗顯微鏡，以及即將推向市場(chǎng)的光譜更寬、分辨率更高、樣品保護(hù)更強(qiáng)的受激發(fā)射損耗顯微鏡新產(chǎn)品。 報(bào)告人：尼康 趙媛 趙媛介紹了尼康的N-SIM和N-STORM超分辨顯微鏡。據(jù)介紹，N-SIM結(jié)構(gòu)照明顯微技術(shù)專門為活細(xì)胞超高分辨率成像而設(shè)計(jì)，使用了全內(nèi)反射結(jié)構(gòu)照明(TIRF-SIM)來(lái)提高樣品表面的空間分辨率，并且時(shí)間分辨率可以達(dá)到0.6秒/幀。其中結(jié)構(gòu)照明顯微技術(shù)(SIM)由舊金山加州大學(xué)授權(quán)。 N-STORM則將哈佛大學(xué)授權(quán)的“隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微術(shù)(STORM)”與尼康的Eclipse Ti研究級(jí)倒置顯微鏡結(jié)合在了一起，能夠顯著提高分辨率，可達(dá)到傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡分辨率的十倍或者更多，可采集納米級(jí)的二維或三維多光譜圖像。 報(bào)告人：奧林巴斯 方琳 方琳介紹了奧林巴斯近年來(lái)推出的多光子掃描顯微鏡和超高分辨技術(shù)。2013年9月，奧林巴斯推出了FVMPE-RS多光子掃描顯微鏡，具有高速高靈敏度雙光子成像技術(shù)、空間精確紅外光刺激和可見(jiàn)光光刺激及更深的成像深度，更長(zhǎng)波長(zhǎng)光校準(zhǔn)及透過(guò)率系統(tǒng)。能夠有效收集動(dòng)態(tài)影像，如被標(biāo)記的細(xì)胞在血液中“緩緩”流動(dòng)，斑馬魚(yú)的心臟“慢慢”起伏等。 2014年10月，奧林巴斯推出了獨(dú)創(chuàng)的超高分辨技術(shù)FV-OSR，結(jié)合了眾多精良的光學(xué)部件和超高靈敏度探測(cè)器，成功將傳統(tǒng)共聚焦顯微鏡的分辨率提高了兩倍，理想條件下XY水平分辨率可達(dá)120~150 nm。實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化操作和廣泛兼容等新特性，將共聚焦技術(shù)與特制的超分辨光學(xué)附件相結(jié)合，可以在FV1000或FV1200共聚焦系統(tǒng)上升級(jí)。 報(bào)告人：珀金埃爾默 盧毅 高內(nèi)涵篩選(HCS)系統(tǒng)可以對(duì)細(xì)胞形態(tài)或生化特性所發(fā)生的改變進(jìn)行高通量分析?，F(xiàn)在，高內(nèi)涵篩選系統(tǒng)已經(jīng)成為基礎(chǔ)科學(xué)和藥物研發(fā)領(lǐng)域中的一個(gè)重要工具。 盧毅介紹說(shuō)，PerkinElmer在2014年推出了Opera Phenix?共聚焦HCS系統(tǒng)。這款設(shè)備的設(shè)計(jì)旨在令速度最大化，同時(shí)不犧牲系統(tǒng)的靈敏度。對(duì)于HCS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在獲取數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析會(huì)限制檢測(cè)的靈敏度，不過(guò)這樣能夠節(jié)省篩選的時(shí)間。有時(shí)光譜重疊會(huì)導(dǎo)致不同的熒光素發(fā)生相互干擾，從而限制整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度。而Phenix依賴于PerkinElmer的專利技術(shù)Synchony? Optics，該技術(shù)可以控制熒光素的激發(fā)，從而減少熒光信號(hào)之間的干擾，提高了系統(tǒng)的靈敏度。 超高分辨顯微技術(shù)應(yīng)用 很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們都認(rèn)為光學(xué)顯微鏡技術(shù)無(wú)法突破“阿貝分辨率”，即永遠(yuǎn)不可能獲得比所用光的波長(zhǎng)一般更高的分辨率。然而近十多年來(lái)，科學(xué)家們?cè)诖祟I(lǐng)域獲得了精彩的成果，突破了光的衍射極限分辨率。其中尤其是STED（受激發(fā)射損耗）顯微技術(shù)和分子定位顯微技術(shù)，讓科學(xué)家能在納米水平觀察到活細(xì)胞內(nèi)個(gè)別分子的作用路徑，可以看到分子是如何在大腦神經(jīng)細(xì)胞形成突觸的;也可以跟蹤哪些與帕金森癥、阿茨海默癥等疾病有關(guān)的蛋白質(zhì)分子聚集，在真正意義上擴(kuò)大了科學(xué)家們的視野。而這些都將有助于人們進(jìn)一步了解這些疾病的形成機(jī)理，幫助我們?nèi)タ朔斡鼈儭? 報(bào)告人：清華大學(xué) 謝紅 清華大學(xué)謝紅在報(bào)告中介紹了雙光子活體成像技術(shù)在學(xué)習(xí)記憶和阿爾茲海默病研究中的應(yīng)用。雙光子顯微鏡現(xiàn)在已經(jīng)成為活體腦功能研究中重要的研究工具，雙光子成像具有較深的穿透力、更為集中的空間聚焦、較小的組織損傷性等特征。因此，一方面利用雙光子顯微鏡能夠在細(xì)胞甚至是亞細(xì)胞水平上對(duì)活體中的神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)、離子濃度、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、分子相互作用等生理現(xiàn)象和過(guò)程進(jìn)行直接的成像監(jiān)測(cè)，另外還能進(jìn)行光裂解、光激活、光轉(zhuǎn)染和光損傷等光學(xué)操縱。 報(bào)告人：中科院生物物理所 李巖 中科院生物物理所李巖目前的研究主要為：以果蠅為動(dòng)物模型，探索高級(jí)腦功能的細(xì)胞分子機(jī)制，涉及的研究領(lǐng)域和方法包括神經(jīng)發(fā)育生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、學(xué)習(xí)認(rèn)知行為的神經(jīng)環(huán)路等方面。并以已有的行為范式，如進(jìn)食，睡眠和學(xué)習(xí)記憶為基礎(chǔ)，深入研究單基因?qū)?xì)胞形態(tài)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)育、及高級(jí)腦功能的作用，并探討環(huán)境因素，如地磁場(chǎng)等對(duì)生物高級(jí)腦功能的影響及其機(jī)制。在她的研究中，激光共聚焦超分辨顯微學(xué)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。 報(bào)告人：阜外醫(yī)院 聶宇 阜外醫(yī)院聶宇則介紹了激光共聚焦超分辨顯微技術(shù)在“激活心外膜——哺乳動(dòng)物心肌再生調(diào)控的新途徑”中的應(yīng)用。據(jù)介紹，由于心肌梗死發(fā)生后，梗死區(qū)被纖維組織替代，心臟泵功能受損，最終導(dǎo)致心衰和死亡;其原因在于心肌無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷的自我修復(fù)，心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡或壞死后，如果有充足的心肌細(xì)胞來(lái)源，對(duì)其進(jìn)行替代和補(bǔ)充，將可能實(shí)現(xiàn)心功能的重新恢復(fù)。故而，心肌再生是目前心血管科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 撰稿：秦麗娟