Nature Methods新年展望：高多重成像

　　

生物通报道：今年第一期《Nature Methods》评出了2015的年度技术——单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）。除此之外，该杂志还对一些热门技术进行了一番展望，包括细胞内蛋白标记、精准光遗传学、高多重成像、亚细胞图谱分析等等。

荧光团之间的光谱重叠，是成像复杂生物学结构的一个主要障碍。这种限制让绝大多数实验只能检测三、四个靶标。我们怎样才能看到一个多彩的细胞呢？多重成像可以做到这一点。多重成像能在更有意义的环境中观察分子，更好地分析多成分复合物的形成和改变。这种技术终将转变我们对生物学过程的理解。

为了解决多重成像目前面临的问题，人们正在开发更好的探针。比如跨越可见光区和不可见光区的探针，这些探针可以带来更多的颜色选择。还有一种称为intracellular laser的探针，它们的光谱很窄，比较容易区分开。这些探针方面的改进，有助于用标准显微镜实现更好的多重成像。

此外，研究者们还在开发光学装置来检测光谱重叠的荧光团。举例来说，华人学者Ke Xu及其同事搭建了SR-STORM显微镜（spectrally resolved stochastic optical reconstruction microscopy），通过真彩超高分辨率显微成像获得每个标签分子的光谱和位置信息。这一方法能够轻松辨别光谱高度重叠的荧光团，为人们打开了多靶标成像的大门。（相关报道：华人学者Nature Methods发布重大技术突破）

高度多重的免疫荧光成像技术也在不断涌现。研究者们先用抗体标记一组靶标，并且进行成像。然后漂白或剥除探针，再以同样的方式标记不同靶标。反复多轮标记之后就能建立起高多重图像。华裔学者蔡龙通过这样的策略完成了高多重转录组成像，在多轮成像之后利用独特条码鉴定不同的转录本。（相关报道：单细胞研究领域先锋蔡龙最新成果）

庄小威实验室开发的单分子成像技术MERFISH（multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization），是一种高度多重化的smFISH成像方法，可以在单个细胞中鉴定数千种RNA的拷贝数和空间定位，打破了之前的技术局限。（相关报道：著名学者庄小威Science再发突破性技术）

虽然上文提到的方法都很强大，但活细胞多重成像仍然需要方法改良。活细胞与固定细胞的多重成像有相同的问题，但也面临着一些特别的挑战。举例来说，活细胞可用的荧光染料和探针比较少，需要快速图像获取，而且对光照敏感。

相信在不久的将来，人们会开发出大规模多重成像的实用策略，进一步探索细胞中发生的生物学过程。

延伸阅读：Nature Methods新年展望：新蛋白标记 

 

生物通编辑：叶予

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