超分辨率熒光顯微鏡技術(shù)成功運(yùn)用于外泌體成像和追蹤

　外泌體是由細(xì)胞分泌的小膜泡，富含大量的蛋白質(zhì)?？紤]到外泌體在不同生理活動(dòng)中的顯著作用以及在診斷、藥物釋放方面潛在的價(jià)值，研究人員在外泌體的體外追蹤和內(nèi)含物分析方面做了很大的努力。
　目前，各種超分辨率顯微鏡的出現(xiàn)為外泌體的研究提供了強(qiáng)大的工具。2016 年 9 月，東南大學(xué)先進(jìn)光子學(xué)中心主任崔一平教授團(tuán)隊(duì)在 ACS applied materials & interfaces 雜志（IF=7.145）發(fā)表文章，展示了超分辨率成像技術(shù)（PALM / STORM）的單分子定位在癌癥外泌體的成像和示蹤上應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中，首先從腫瘤細(xì)胞的培養(yǎng)基中提取癌細(xì)胞來(lái)源的外泌體。然后將外泌體膜受體標(biāo)記上光控探針，通過(guò)光敏定位顯微鏡（PALM）或隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微鏡（STORM）即可對(duì)這些膜受體進(jìn)行超分辨率成像。使用人類乳腺癌細(xì)胞來(lái)源的外泌體，發(fā)現(xiàn)對(duì)外泌體的 2 種膜受體同時(shí)標(biāo)記可利用 PALM/STORM 同時(shí)成像。成功地對(duì)外泌體進(jìn)行標(biāo)記和成像使得研究人員能夠觀察癌癥外泌體和正常細(xì)胞之間的相互作用。同時(shí)，PALM/STORM 成像顯示癌癥外泌體與受體細(xì)胞的溶酶體是共定位的。由于外泌體在細(xì)胞間通信過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用，研究人員預(yù)計(jì) PALM/STORM 對(duì)外泌體的成像和追蹤在外泌體介導(dǎo)的腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究過(guò)程中具有很大的潛力。

 超分辨率熒光顯微技術(shù)是 2014 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)　　
  2014 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予 Eric Betzig，Stefan W. Hell 和 William E. Moerner3 位科學(xué)家，以表彰他們?cè)诔直媛薀晒怙@微成像技術(shù)方面的重大貢獻(xiàn)。
　基于隨機(jī)單分子定位的超分辨技術(shù)的核心是，如果圖像上的點(diǎn)不是同時(shí)亮起來(lái)，也就是不會(huì)有兩個(gè)靠得很近的點(diǎn)同時(shí)亮，就可以通過(guò)定位的方式實(shí)現(xiàn)超分辨。雖然一次定位只能得到少數(shù)幾個(gè)分子，但是通過(guò)數(shù)千張圖片對(duì)數(shù)十萬(wàn)個(gè)單分子的定位，就可以獲得一張高分辨率的圖像。
　這一超分辨技術(shù)發(fā)明于 2006 年，由本次諾貝爾獎(jiǎng)得主 Eric Betzig（光活化定位顯微術(shù) PALM 技術(shù)）、哈佛大學(xué)教授莊小威（隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微術(shù) STORM 技術(shù)）、以及 Samuel Hess（熒光活化定位顯微術(shù) fPALM 技術(shù)）3 個(gè)研究組分別同時(shí)獨(dú)立發(fā)明，分別發(fā)表于 Science，Nature Methods 和 Biophysical Journal。3 種技術(shù)的原理非常像，都是基于熒光分子的光轉(zhuǎn)化能力和單分子定位，通過(guò)用光控制每次僅有少量隨機(jī)離散的單個(gè)熒光分子發(fā)光，并準(zhǔn)確定位單個(gè)熒光分子點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的中心，通過(guò)多張圖片疊加形成一幅超高分辨率圖像。

  William E. Moerner 是單分子熒光技術(shù)的先驅(qū)人物。他在 1989 年任職于美國(guó) IBM 研究中心時(shí)在世界上首次實(shí)現(xiàn)了單個(gè)分子的光吸收的測(cè)量，并在 1997 年與發(fā)展綠色熒光蛋白技術(shù)而獲得 2008 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的錢永健合作，發(fā)現(xiàn)了綠色熒光蛋白的光轉(zhuǎn)化效應(yīng)。而 Eric Betzig 是熒光顯微技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。他在 1994 年提出了基于單分子信號(hào)實(shí)現(xiàn)超高分辨率成像的思想，并于 2006 年在實(shí)驗(yàn)中得以實(shí)現(xiàn)。莊小威作為 STORM 超分辨技術(shù)的發(fā)明人，一直領(lǐng)導(dǎo)并推進(jìn)著超高分辨率顯微技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，是近 8 年來(lái)這個(gè)領(lǐng)域最活躍的研究團(tuán)隊(duì)。