cryo-ET成像技术：未来细胞生物学研究的主力军（图）

　　

                         [生物通讯]生物学家可以拍摄到整个细胞的美妙图片，他们可以任意缩放单个蛋白的分子结构。但他们还没有找到观察将细胞一分为二和的肌动蛋白丝和负责蛋白质包装的高尔基体等中等大小细胞器的有效途径。现在，研究人员通过一种可以产生细胞器完整三维图像的技术为观察这些结构打开了一扇窗户。

    这项技术称为冷冻电子断层成像术（cryoelectron tomography，cryo-ET），是由德国Max Planck生物化学研究院的Wolfgang Baumeister发明的。在11月8日期的《科学》杂志上，他的研究小组报道了应用cryo-ET技术捕捉到变形虫Dictyostelium [AD340X300] discoideum中肌动蛋白丝的网络图像。这些图像为研究完整细胞中的肌动蛋白几何学提供了第一个结构测量法。

    这项技术的工作原理与医院中使用的CT扫描有点类似。具有穿透性的放射线产生二维的图像“切片”，计算机可以将这些二维图像组装为三维图像。虽然通过二维图像组装三位图象的概念30多年前就已存在了，但直到最近的技术突破才使研究人员可以足够快速地获得数据来防止电子束损伤细胞结构。不同于传统的技术，cryo-ET无需染色、固定和细胞膜破碎等步骤，而这些步骤都会产生矫作物。所谓矫作物是指非正常出现而是由外界因素或作用所产生的一种结构或物质，如经固定后，在显微镜下才能看到的标本中的一种活生命组织中不会出现的结构。

    Cryo-ET使细胞结构分析的新方法的诞生成为可能。例如，Baumeister的研究小组希望能够创建所有真核细胞细胞器的三维图谱，并利用这些图谱首次揭示核磁共振成像与X射线结晶术观察到的原子水平图像与光学显微镜观察到的细胞水平图像之间的整体联系。这项技术对于捕捉细胞边缘部分的细胞器如高尔基体、微管纤毛以及鞭毛等尤其具有潜力，佛罗里达州立大学的结构生物学家biologist Kenneth Taylor说道。

    Taylor认为，Baumeister的实验室已经证明cryo-ET的灵活性。这项技术经过进一步改进，将会更加经济简便。“未来10年左右，cryo-ET的使用将经历一场大爆炸。”Purdue大学的显微镜术专家Timothy Baker预言。“它将成为细胞生物学研究领域的主力军，这一点毫无疑问。”

生物通编译自SCIENCE NOW