Nature年度技术之超高分辨率显微技术

　　

生物通报道：时近岁末，各大杂志接连进行了年终盘点，近期出版的《Nature》杂志也对2010年进行了回顾： 2010 Review of the Year，评点了2010年的科技进展，科技政策以及重要人物。其中《Nature Methods》也盘点了年度技术，选出了2010年最受关注的技术成果：光遗传学（optogenetic）工具。

除了光遗传学技术以外，《Nature Methods》也整理出了2010年最值得关注的几项技术，分别为：锌指核酸酶技术、定向蛋白质组学技术（Targeted proteomics）、测序技术（Torrents of sequence）、单分子结构分析技术（Single-molecule structure determination）、新型生物成像技术（Adaptive optics for biological imaging）、联合疾病分析技术（Networking to understand disease）和三维超高分辨率显微技术。

其中超高分辨率显微技术是一种近年来颇受关注的技术，由于传统的光学显微技术和电子显微技术都存在自身的缺陷，要不就是分辨率不高，要不就是会对样品造成损伤，而近年来荧光显微镜分辨率有了大的发展，超高分辨率显微镜时代即将到来。

经过多年的发展，光学显微镜已经从一种相对简单的观察设备，进化成了一种高科技，精密仪器。然而尽管显微技术发展迅速，但是这种生物学研究重要工具仍然分辨率不高，这主要是受限于光波长的物理性质。近20年来，随着各项工具方法的发展（尤其是物理学界接二连三出现的重大科研进展），这一局面终于被打破了，科学家们研发出了各种方法突破了原有的分辨率限制。

传统光学显微镜受限于光的波长，对于200nm以下的小东西只能摇头兴叹。虽然电子显微镜可以达到奈米级的分辨率，但通电的结果容易造成样品的破坏，因此能观测的样本也相当有限。分子生物学家虽然可以做到把若干想观察的蛋白质贴上荧光卷标，但这些蛋白质还是经常挤在一块，在显微镜下分不出谁是谁。

这几年高分辨率荧光显微镜跨越了一大步，使得研究者可以从纳米级观测细胞突起的伸展，从而宣告200—750纳米大小范围的模糊团块的时代结束了。比如利用光敏定位显微镜：PALM可以用来观察纳米级生物，相较于电子显微镜有更清晰的对比度，如果给不同蛋白接上不同的荧光标记，就能用来进一步研究蛋白质间的相互作用。

最近来自美国的研究人员发展了光敏定位显微技术，将其与与光的干涉原理结合起来，将三维的分辨率提高到20 nm以内，并极大地提高了收集同样光子后的定位精度。他们利用这种方法在纳米尺度上观测到了粘着斑的蛋白组织方式从而为理解这一重要的蛋白结构，以及分析蛋白功能提供了新的信息。这一研究成果公布在Nature杂志封面上。

（生物通：万纹）

原文摘要：

High-speed fluorescence imaging in all three dimensions at nanometer resolution will resolve, in finer detail, the workings of the living cell.Light microscopy has given biologists eyes that can peer into small structures in cells and tissues. But owing to diffraction, a wave of light cannot be focused to an arbitrarily small point. Conventional light micro-scopes therefore have been long thought to be uncapable of resolving two objects closer together than about half the wavelength of light, with an imaging resolution of approx-imately 200 nanometers laterally and 600 nanometers axially.