Cryo-SR/EM领衔技术风潮，最新Science报道细胞3D超新结构

　　

2014年，Nature Methods指出，低温电子显微镜（cryo-EM）虽然是结构生物学研究中的重要工具，但其潜力还未充分发挥出来。近期的技术进步大大提高了cryo-EM的分辨率，正在重振这一领域。

多年来，科学家一直在探索细胞内部的微观世界，开发出新的工具观察这些基本的生命单位。但是每种工具都有利弊：光学显微镜可以通过容易看见的荧光分子标记特定的细胞结构，来轻松识别它们。随着超分辨率（SR）荧光显微镜的发展，可以更加清晰地查看这些结构。但是荧光只能在给定的时间内揭示出细胞中10,000多种蛋白质中的几种，因此很难理解这几种蛋白质与其他物质之间的关系。

另一方面，电子显微镜（EM）可以显示高分辨率图片中所有细胞结构，但仅凭EM很难将一个特征与所有其他特征区分开，因为细胞内部的空间非常拥挤。

来自加州大学伯克利分校，HHMI的Harald Hess说将这两种技术结合在一起，可以使科学家清楚地了解特定细胞特征如何与其周围环境相关联的。“这是一种非常强大的方法。”

新技术被称为cryo-SR/EM，融合从电子显微镜和超分辨率光学显微镜中捕获的图像，以3D形式呈现出清晰，精准的细胞内部详细视图。

利用这种显微技术可以看到触手可及的囊泡在细胞中穿梭，给货物进行分类。随着干细胞分化成神经元，DNA在核内重新排列。相邻的神经元通过类似网络的界面相互紧贴。这种新的显微镜技术可以将所有细节展现得淋漓尽致。

这一成果公布在1月16日Science杂志上。研究由Eric Betzig，David Hoffman和Gleb Shtengel等人完成。

操作这种技术，首先科学家在高压下冷冻细胞，这会迅速停止细胞的活动，并防止形成冰晶，冰晶会损坏细胞并破坏正在成像的结构。

接下来，他们将样品放入低温腔中，在绝对零度以上不到十度的温度下，通过超分辨率荧光显微镜完成样品3D成像。然后，将它们移除，嵌入树脂中，并在由Hess实验室开发的功能强大的电子显微镜中成像。瞄准镜在细胞表面发射一束离子，在每个新暴露的层拍照。然后计算机程序将图像拼接在一起，进行3D重建。

最后，研究人员叠加两个显微镜的3D图像数据，这样就能得到令人惊叹的图像，以惊人的清晰度揭示了细胞的内部细节。

（生物通：万纹）

原文标题：

Correlative three-dimensional super-resolution and block-face electron microscopy of whole vitreously frozen cells