91儀器信息網(wǎng)訊 2015年3月17日，北京理化分析測試技術(shù)學會和北京市電鏡學會主辦的“北京市2015年度激光共焦超高分辨顯微學學術(shù)研討會”在北科大廈舉行。該會議旨在推動北京市及周邊省市激光共焦超高分辨顯微學的進步和發(fā)展，提高廣大相關(guān)工作者的學術(shù)及技術(shù)水平，促進上述學科在生命科學等領(lǐng)域中的應用。會議得到了相關(guān)學者的熱烈響應，約160余人參加了此次會議。 會議現(xiàn)場 北京市電鏡學會理事長鄭維能、秘書長張德添，北大醫(yī)學部何其華、北大醫(yī)學部第一醫(yī)院王素霞主持會議。 超高分辨顯微技術(shù)進展 自荷蘭博物學家、顯微鏡創(chuàng)制者列文虎克在17世紀第一次將光線通過透鏡聚焦制成光學顯微鏡并用它觀察微生物以來，顯微鏡就一直是生物學家從事研究工作、探尋生命奧秘必不可少的利器。正是因為有了列文虎克的這項偉大發(fā)明及其后繼者對顯微鏡技術(shù)的不斷改進和發(fā)展，人們才能夠?qū)毎麅?nèi)部錯綜復雜的亞細胞器等結(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程和疾病發(fā)生機理，生物學研究需要觀察細胞內(nèi)器官等細微結(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胞的基本結(jié)構(gòu)，重要的活性因子如何調(diào)節(jié)細胞的主要生命活動等，而這些體系尺度都在納米量級，遠遠超出了常規(guī)的光學顯微鏡的分辨極限(約為200nm)。 為了解決生命科學研究面臨的一系列難題，超高分辨率顯微技術(shù)應時而生，并且一經(jīng)問世就得到了廣泛的響應。2008年Nature Methods將這一技術(shù)列為年度之最。2014年，美國科學家Eric Betzig，德國科學家Stefan W. Hell，美國科學家William E. Moerner，因他們在超分辨率熒光顯微技術(shù)領(lǐng)域取得的成績，獲得了該年度的諾貝爾化學獎。 報告人：北京大學 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，卻總是以犧牲時間分辨率為代價。同時，這些方法技術(shù)復雜、系統(tǒng)成本較高，這給推廣應用帶來一定困難。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，就必須對其加以改進和提高。 北京大學席鵬課題組一直致力于超分辨顯微成像技術(shù)研究。在報告中，席鵬介紹了超分辨顯微技術(shù)的發(fā)展與應用，并詳細介紹了課題組研究的兩類超分辨技術(shù)：多色聯(lián)合標記超分辨技術(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和清華大學出版社聯(lián)合出版的Nano Research期刊上。 報告人：蔡司 庫玉龍 庫玉龍介紹了蔡司在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針孔來阻止非焦平面的發(fā)射光。Airyscan檢測器不在針孔處限制光通量，而是直接用一個32通道的六邊形平面探測器收集所有發(fā)射光，其中每個探測器元件都是有效的單個針孔。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。 報告人：徠卡 吳立君 吳立君介紹說，2014年諾貝爾化學獎獲得者Stefan W. Hell與徠卡顯微系統(tǒng)的工程師和科學家有長期良好的合作關(guān)系，從他還是博士生時，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，以及即將推向市場的光譜更寬、分辨率更高、樣品保護更強的受激發(fā)射損耗顯微鏡新產(chǎn)品。 報告人：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)專門為活細胞超高分辨率成像而設(shè)計，使用了全內(nèi)反射結(jié)構(gòu)照明(TIRF-SIM)來提高樣品表面的空間分辨率，并且時間分辨率可以達到0.6秒/幀。其中結(jié)構(gòu)照明顯微技術(shù)(SIM)由舊金山加州大學授權(quán)。 N-STORM則將哈佛大學授權(quán)的“隨機光學重構(gòu)顯微術(shù)(STORM)”與尼康的Eclipse Ti研究級倒置顯微鏡結(jié)合在了一起，能夠顯著提高分辨率，可達到傳統(tǒng)光學顯微鏡分辨率的十倍或者更多，可采集納米級的二維或三維多光譜圖像。 報告人：奧林巴斯 方琳 方琳介紹了奧林巴斯近年來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光光刺激及更深的成像深度，更長波長光校準及透過率系統(tǒng)。能夠有效收集動態(tài)影像，如被標記的細胞在血液中“緩緩”流動，斑馬魚的心臟“慢慢”起伏等。 2014年10月，奧林巴斯推出了獨創(chuàng)的超高分辨技術(shù)FV-OSR，結(jié)合了眾多精良的光學部件和超高靈敏度探測器，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120~150 nm。實現(xiàn)了簡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附件相結(jié)合，可以在FV1000或FV1200共聚焦系統(tǒng)上升級。 報告人：珀金埃爾默 盧毅 高內(nèi)涵篩選(HCS)系統(tǒng)可以對細胞形態(tài)或生化特性所發(fā)生的改變進行高通量分析。現(xiàn)在，高內(nèi)涵篩選系統(tǒng)已經(jīng)成為基礎(chǔ)科學和藥物研發(fā)領(lǐng)域中的一個重要工具。 盧毅介紹說，PerkinElmer在2014年推出了Opera Phenix?共聚焦HCS系統(tǒng)。這款設(shè)備的設(shè)計旨在令速度最大化，同時不犧牲系統(tǒng)的靈敏度。對于HCS系統(tǒng)來說，在獲取數(shù)據(jù)的同時進行數(shù)據(jù)分析會限制檢測的靈敏度，不過這樣能夠節(jié)省篩選的時間。有時光譜重疊會導致不同的熒光素發(fā)生相互干擾，從而限制整個系統(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)應用 很長時間以來，人們都認為光學顯微鏡技術(shù)無法突破“阿貝分辨率”，即永遠不可能獲得比所用光的波長一般更高的分辨率。然而近十多年來，科學家們在此領(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)，讓科學家能在納米水平觀察到活細胞內(nèi)個別分子的作用路徑，可以看到分子是如何在大腦神經(jīng)細胞形成突觸的;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，在真正意義上擴大了科學家們的視野。而這些都將有助于人們進一步了解這些疾病的形成機理，幫助我們?nèi)タ朔斡鼈儭? 報告人：清華大學 謝紅 清華大學謝紅在報告中介紹了雙光子活體成像技術(shù)在學習記憶和阿爾茲海默病研究中的應用。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胞甚至是亞細胞水平上對活體中的神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)形態(tài)、離子濃度、細胞運動、分子相互作用等生理現(xiàn)象和過程進行直接的成像監(jiān)測，另外還能進行光裂解、光激活、光轉(zhuǎn)染和光損傷等光學操縱。 報告人：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：以果蠅為動物模型，探索高級腦功能的細胞分子機制，涉及的研究領(lǐng)域和方法包括神經(jīng)發(fā)育生物學、分子遺傳學、學習認知行為的神經(jīng)環(huán)路等方面。并以已有的行為范式，如進食，睡眠和學習記憶為基礎(chǔ)，深入研究單基因?qū)毎螒B(tài)、神經(jīng)網(wǎng)絡發(fā)育、及高級腦功能的作用，并探討環(huán)境因素，如地磁場等對生物高級腦功能的影響及其機制。在她的研究中，激光共聚焦超分辨顯微學技術(shù)發(fā)揮了重要作用。 報告人：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——哺乳動物心肌再生調(diào)控的新途徑”中的應用。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，最終導致心衰和死亡;其原因在于心肌無法實現(xiàn)對損傷的自我修復，心肌細胞發(fā)生凋亡或壞死后，如果有充足的心肌細胞來源，對其進行替代和補充，將可能實現(xiàn)心功能的重新恢復。故而，心肌再生是目前心血管科學領(lǐng)域的研究熱點。 撰稿：秦麗娟