上海藥物所等在超高分辨光學成像研究中取得進展

　　基于單分子定位的超高分辨率顯微成像技術（例如PALM、STORM、directSTORM等）已達10 nm左右的光學分辨率。然而，要獲得超高分辨率圖像，需要較長的采集時間（1-30分鐘），而樣品漂移（通常1 nm/s）會對此產生影響。目前，加入外源標準參照物（熒光小球、金屬納米顆粒等），引入基于額外近紅外監測軸向焦平面變化的商用漂移校正系統，或使用基于互相關方法的圖像后處理算法等策略，已被應用于樣品漂移校正。但是，外源物的引入及光漂白效應等導致三維尺度漂移校正的精度不佳。

　　10月15日，中國科學院上海藥物研究所研究員黃銳敏團隊在Optics Express上，發表題為Three dimensional drift control at nano-scale in single molecule localization microscopy的研究論文，報道一種利用明場照明模式下細胞內囊泡的衍射信息作為內源參考物來補償樣品三維漂移的新策略。

　　研究人員通過光路改造，增加一個近紅外CCD用于囊泡位置檢測。根據其xyz三維位置信息，通過算法對三維壓電陶瓷樣品臺進行漂移校正，獲得xy向<1.0 nm，z向<6.0 nm的定位精度。將該方法應用于F-actin的超分辨率顯微成像中，并與商用的漂移校正系統及互相關圖像后處理算法進行漂移校正比較，結果表明，重建的超分辨率圖像的圖像質量顯著提高，可更好地顯示肌動蛋白微絲的細節（圖1）。該樣品漂移校正方法的優勢在于：（1）使用生物樣品自身結構作為基準，不需引入外源參照物，從而簡化樣品的制備過程；（2）不需對顯微鏡系統做較大改造，費用低廉，普適性較強；（3）校正是基于明場圖像，不依賴于熒光，可避免光漂白效應導致的定位精度下降問題。

　　上海藥物所公共技術服務中心分子影像技術服務部博士范曉明為論文第一作者，黃銳敏為論文通訊作者。參與該研究的有德國于利希研究中心博士Thomas Gensch、教授Georg Büldt，上海藥物所研究生張元亨、祖里帕力·木沙、張文淵以及上海藥物所神經藥理學研究國際科學家工作站博士Renza Roncarati。研究工作獲得國家自然科學基金委員會、國家衛生健康委員會新藥創制科技重大專項、中科院的資助以及國家蛋白質科學中心（上海）的技術支持。

　　（A）實驗光學成像原理圖；（B）A549細胞內囊泡在不同z向深度的明場信息；

（C）不引入位移校正和引入位移校正以及在兩種情況下分別加入和不加入互相關圖像后處理算法校正的肌動蛋白微絲的超高分辨率圖像比較