生化定量相成像可提供前所未有的活细胞3D图像以及内部分子的详细信息

由东京大学的研究小组开发的具有中红外光热效应的生化定量相成像新成像方法的艺术代表。

不会因强光造成损坏，也不需要人造染料或荧光标签。

使用日本研究人员开发的新技术，可以比以往任何时候都更详细地看到活细胞的内部状态。这一进展应有助于揭示医学奥秘的复杂而脆弱的生物学相互作用，例如干细胞如何发育或如何更有效地递送药物。

东京大学光子科学技术研究院的教授Ideguchi Takuro Ideguchi表示：“我们的系统基于一个简单的概念，这是它的优势之一。”Ideguchi小组的研究结果最近发表在了光学学会的研究期刊Optica中。

新方法还具有不需要杀死细胞，用强光破坏细胞或将荧光标签人为地附着到特定分子上的优点。

该技术结合了两个预先存在的显微镜工具，并同时使用它们。这些工具的组合可以简单地看作是图画书。

Ideguchi说：“我们收集了细胞的黑白轮廓，并在不同类型的分子所处位置的细节上进行了虚拟着色。”

定量相显微镜使用光脉冲收集有关细胞黑白轮廓的信息，并测量光波穿过样品后的位移。该信息用于重建单元内部主要结构的3D图像。

分子振动成像使用中红外脉冲为虚拟分子提供特定颜色的虚拟颜色。多余的能量会导致分子振动，从而加热其周围的环境。研究人员可以选择通过使用不同波长的中红外光来提高特定类型化学键的温度。

研究人员在关闭中红外光的情况下拍摄了该细胞的定量相显微镜图像，并打开了它的图像。然后，这两个图像之间的差异既揭示了细胞内部主要结构的轮廓，又揭示了红外光所针对的分子类型的确切位置。

研究人员将其新的组合成像方法称为具有中红外光热效应的生化定量相成像。

“当我们首次观察到蛋白质的分子振动信号特征时，我们印象深刻，当这种蛋白质特异性信号出现在与核仁相同的位置时，我们会感到更加兴奋，核仁是一种预期会有大量蛋白质的细胞内结构，”他说。出江口。

Ideguchi的团队希望他们的技术可以使研究人员确定单个细胞内分子基本类型的分布。通过使用不同波长的光来特异性靶向蛋白质，脂质（脂肪）或核酸（DNA，RNA），可以对主要结构的定量相显微镜轮廓进行虚拟着色。

目前，拍摄一张完整的图像可能需要50秒钟或更长时间。研究人员充满信心，他们可以通过简单地改进其工具（包括更高功率的光源和更灵敏的相机）来加快这一过程。

参考：Miu Tamamitsu，Toi Keihiro Toda，Hiroyuki Shimada，Takaaki Honda，Masaharu Takarada，Okibe Okabe，长岛裕雄，Horisaki Horisaki和Ideguchi Takuro的“具有中红外光热效应的无标签生化定量相成像”，2020年4月20日，Optica。 ：
10.1364 / OPTICA.390186

大阪大学的合作者，东京大学的其他系和日本科学技术厅也为这项研究做出了贡献。