新技术让电镜与光镜强强联合

http://www.microimage.com.cntina(2011-03-16 11:02:44)

摘要: 电镜和光镜都是细胞生物学的重要工具,但各有优缺点。德国海德堡欧洲分子生物学实验室的研究人员将这两种工具整合,并开发出一种方法,能够让20个荧光蛋白分子的信号与3D电子断层成像直接比对,其精确度达到100 nm。该项成果发表在近期的《The Journal of Cell Biology》上。

  电镜和光镜都是细胞生物学的重要工具,但各有优缺点。德国海德堡欧洲分子生物学实验室的研究人员将这两种工具整合,并开发出一种方法,能够让20个荧光蛋白分子的信号与3D电子断层成像直接比对,其精确度达到100 nm。该项成果发表在近期的《The Journal of Cell Biology》上。

  电子显微镜(EM)以及最近的电子断层成像(ET),提供了机体微细结构的信息。尽管有着超高的分辨率,但某些结构和稀有事件仍很难通过电镜来观察。举个例子,在内吞膜泡与细胞膜分离的那一刻,即便研究人员抓住了,他们仍需要不断重复,以便收集到足够的数据进行统计分析。这也是研究人员试图让荧光显微镜与电镜匹配的原因。

  尽管荧光显微镜不能与电镜所获得的分辨率匹配,但它仍为一个极佳的工具,能追踪胞内事件,并区分相似的结构。荧光显微镜能帮助研究人员缩小他们利用电镜观察的范围。用通讯作者John Briggs的话来说,细胞对于电镜是一个大地方,而对于荧光显微镜是一个小地方。

  在过去几年,研究人员开发出一些方法,将光学显微镜与电镜整合。其中一种方法为先用荧光显微镜观察样品,然后立即冷冻固定,进行电镜观察。然而,这种方法不能对快速变化的过程成像,也不能准确定位细胞内的结构。另一种方法是先制备标本,然后利用两种方式成像。通过这种方法,一个研究小组定位出斑马鱼胚胎中的单个标记细胞,另一个小组能够近距离观察完整的人线粒体。但是此方法的精确度只有0.5 μm,研究人员不能分辨比细胞器更小的结构。

  Kukulski等则尝试提高这种整合方法的分辨率。他们也是从标准步骤开始,冷冻样品,包埋在树脂内,并切成薄层,放在电镜格上。在观察之前,研究人员在样品上撒一些微小的塑料球,让它们在两种显微镜下都可见。这些颗粒作为界标,让研究人员能够精确匹配荧光显微镜和EM或ET所获得的图像。Kukulski等确定他们能将目标位置缩小到100 nm。

  研究小组随后测试了这项技术。他们发现能够从细胞表面突起的丝状伪足中挑选出稀有的HIV颗粒。尽管该病毒不能干扰狗肾细胞,但研究结果暗示,该技术让研究人员能够在HIV颗粒进入人细胞时瞄准它们。研究人员发现他们还能在内吞膜泡离开质膜的那一刻捕获它们。Rvs167蛋白附在内吞位点仅10秒钟,却也让研究人员抓个正着。

  Briggs认为,这种新方法让他们解决了过去不能解决的问题。下一步他们打算确定其他的综合技术是否可行。例如,研究人员正在融合超高分辨率显微镜和电镜,以及整合冷冻电镜和荧光显微镜。(生物通 )

  原文检索:

  Correlated fluorescence and 3D electron microscopy with high sensitivity and spatial precision
January 3, 2011 // JCB vol. 192 no. 1 111-119

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