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　哥倫比亞大學(xué)的研究人員們研發(fā)出一種新型光學(xué)顯微鏡平臺(tái)，叫做電子預(yù)共振激發(fā)拉曼散射顯微鏡（epr-SRS）。這種顯微鏡不但具有高靈敏性和選擇性，而且使得一次可成像的結(jié)構(gòu)從5種增至24種?！　「鐐惐葋喆髮W(xué)（Columbia University）的研究人員們?cè)谏锵到y(tǒng)成像領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，該技術(shù)不僅使科學(xué)家們能夠在整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)標(biāo)記和成像大量生物分子，加深對(duì)生物系統(tǒng)的理解，還在諸多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，如尋找新療法以及疾病治療。　　化學(xué)系Wei Min副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出一種可以大幅增加檢測(cè)靈敏度的光學(xué)顯微鏡平臺(tái)。該研究成果于4月19日發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上。該研究介紹的這種新型儀器，不僅能夠觀察新分子形成的具體過程，還可以同時(shí)對(duì)24種不同的生物分子進(jìn)行標(biāo)記和成像，此數(shù)量大約是現(xiàn)有儀器標(biāo)記種類數(shù)的5倍?！　　霸谙到y(tǒng)生物學(xué)時(shí)代，如何使細(xì)胞內(nèi)多種分子同時(shí)成像，而不失靈敏度和特異性，始終是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)?！?Min介紹道?！拔覀児ぷ鞯男路f和獨(dú)特之處是，使儀器和分子協(xié)同作用，來攻克這個(gè)存在已久的難題。這個(gè)平臺(tái)能改變我們對(duì)復(fù)雜生物系統(tǒng)的理解，此類系統(tǒng)有大規(guī)模的人類細(xì)胞地圖、代謝途徑、大腦中不同結(jié)構(gòu)的功能、腫瘤的內(nèi)環(huán)境和高分子自組裝等，以上所列只是復(fù)雜系統(tǒng)中的冰山一角?！薄　‖F(xiàn)有觀察活細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)的方法，都有其優(yōu)點(diǎn)和基本的局限性，尤其是存在顏色數(shù)量限制的問題?！　±?，熒光顯微鏡極其靈敏，是生物實(shí)驗(yàn)室中＊常見的設(shè)備。這種顯微鏡使得科學(xué)家們能夠利用熒光蛋白（fluorescent proteins），來監(jiān)測(cè)活系統(tǒng)中的細(xì)胞生物過程。每種熒光蛋白都能與目標(biāo)結(jié)構(gòu)結(jié)合，將其標(biāo)記或染色。＊多有5種熒光蛋白，分別為藍(lán)色熒光蛋白（BFP ，Blue Fluorescent Protein), 藍(lán)綠色熒光蛋白（ECFP ，Cyan Fluorescent Protein), 綠色熒光蛋白（GFP ，Green Fluorescent Protein),黃色熒光蛋白（mVenus ，Yellow Fluorescent Protein)和紅色熒光蛋白（ DsRed ，Red Fluorescent Protein).　　盡管熒光蛋白的優(yōu)勢(shì)明顯，但是它受限于顏色的數(shù)量，這使得研究人員一次＊多只能看到5種結(jié)構(gòu)。因?yàn)闊晒獾鞍装l(fā)出的光譜中能夠被識(shí)別區(qū)分出的只有這五種顏色?！　±?，研究人員在觀察腦腫瘤組織活樣本中的數(shù)百萬種結(jié)構(gòu)和不同類型的細(xì)胞時(shí)，每次＊多只能在一個(gè)組織中看到五種結(jié)構(gòu)，如果想看的結(jié)構(gòu)多于五種，則需要先洗凈已被熒光標(biāo)記的組織，再重新標(biāo)記和觀察另外五種結(jié)構(gòu)。也就是說，研究人員每觀察五種結(jié)構(gòu)，就需要重復(fù)一次上述操作。這不僅大大增加了工作量，在清洗過程中，還可能會(huì)丟失或損傷重要的組織?！　　拔覀兿Ｍ瑫r(shí)看到它們，因?yàn)橹挥羞@樣我們才能知道它們是如何獨(dú)立工作以及相互作用的，” Lu Wei介紹道，他是本篇論文的第一作者，同時(shí)也是Min實(shí)驗(yàn)室的博士后研究人員。“生物環(huán)境的組成成分很多，我們需要同時(shí)看到所有的一切，才能真正理解生命的過程?！薄　〕藷晒怙@微鏡，現(xiàn)在還有各種拉曼顯微技術(shù)（Raman microscopy techniques）來觀察活細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)，這種技術(shù)是通過使典型化學(xué)鍵發(fā)生明顯的振動(dòng)來檢測(cè)的。傳統(tǒng)的拉曼顯微鏡對(duì)顏色的區(qū)分度較高，這正是熒光顯微鏡所欠缺的，不過它的靈敏度較低。因此，它只能采集到高強(qiáng)度，集中的振動(dòng)信號(hào)，而實(shí)現(xiàn)這種信號(hào)需要數(shù)百萬同種化學(xué)鍵。如果來自化學(xué)鍵的信號(hào)不夠強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)結(jié)構(gòu)的可視化就幾乎不可能?！　in和包括化學(xué)系教授Virginia Cornish，神經(jīng)科學(xué)系教授Rafael Yuste在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)，試圖結(jié)合這兩種顯微技術(shù)，來解決這個(gè)難題?！　∷麄冄邪l(fā)出的新平臺(tái)叫做電子預(yù)共振激發(fā)拉曼散射顯微鏡（electronic pre-resonance stimulated Raman scattering (epr-SRS) microscopy）。這種顯微鏡結(jié)合了上述兩種顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高靈敏性和選擇性。這種新型檢測(cè)技術(shù)，不但具有極高的特異性，而且所需的檢測(cè)濃度較低。傳統(tǒng)的拉曼顯微鏡檢測(cè)某種結(jié)構(gòu)，需要數(shù)百萬個(gè)同種化學(xué)鍵，而這種新型儀器僅需要30個(gè)。此外，研究團(tuán)隊(duì)還同時(shí)使用了自己設(shè)計(jì)的一系列標(biāo)記分子和**技術(shù)，增強(qiáng)了“分子調(diào)色板”的標(biāo)記能力，使得一次可成像的結(jié)構(gòu)數(shù)量擴(kuò)大到24個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了熒光顯微鏡的5個(gè)。研究人員們相信，該技術(shù)的標(biāo)記和成像能力還有很大的提升空間?！　⊙芯繄F(tuán)隊(duì)還在腦組織上成功地測(cè)試了epr-SRS平臺(tái)?！拔覀兡芸吹讲煌募?xì)胞在一起工作”， Wei 描述到?！岸@正得益于大型調(diào)色板。現(xiàn)在，我們能夠同時(shí)對(duì)腦組織中的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行染色。我們希望將來能夠?qū)崟r(shí)地觀察到它們的活動(dòng)?！毖芯咳藛T們認(rèn)為該技術(shù)不僅僅可應(yīng)用于腦組織。她補(bǔ)充道，“不同類型的細(xì)胞，功能也不同?？茖W(xué)家們通常一次只研究一種細(xì)胞，而更多的顏色使得我們能夠同時(shí)研究多種細(xì)胞，觀察到細(xì)胞在健康和疾病的狀態(tài)下是如何獨(dú)立工作以及相互作用的?！薄　∵@個(gè)新平臺(tái)還有很多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。Min補(bǔ)充道，“將來，這項(xiàng)技術(shù)可能被用于治療現(xiàn)有藥物難以殺死的腫瘤。我們?nèi)绻芸吹桨┘?xì)胞中結(jié)構(gòu)的相互作用，就能更精確地尋找到達(dá)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的路徑。這個(gè)平臺(tái)很有可能會(huì)顛覆我們對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的理解?！?/div>