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新型三维纳米显微镜可用于全细胞和组织观察
2020-05-06 23:38

近日,美国普渡大学Fang Huang、Sarah Calve、印第安纳大学Gary E. Landreth等研究人员,合作研发了可用于全细胞和组织观察的三维纳米显微镜。这一研究成果于2020年5月4日发表在《自然—方法学》上。

研究人员提出了一种方法,该方法能够直接从单分子闪烁数据集中构建单个发射器的原位3D响应,因此可以精确定位其位置,从而实现Cramér-Rao下界和不折不扣的逼真度。
 
研究人员展示了这种方法,它被命名为原位PSF检索(INSPR),涵盖了一系列细胞和组织结构,从线粒体网络和哺乳动物细胞中的核孔到淀粉样β斑块和脑组织中的树突以及正在发育的小鼠软骨中的弹性纤维。这一进步将超分辨率显微镜的常规适用性从盖玻片上的选定细胞目标扩展到组织内部深处的细胞内和细胞外目标。
 
据介绍,单分子定位显微镜是在生物学研究中可视化亚细胞结构、相互作用和蛋白质功能的强大工具。但是,细胞和组织内部的折射率不均匀会扭曲从单分子探针发出的荧光信号,这会随着深度的增加而迅速降低分辨率。
 
附:英文原文

Title: Three-dimensional nanoscopy of whole cells and tissues with in situ point spread function retrieval

Author: Fan Xu, Donghan Ma, Kathryn P. MacPherson, Sheng Liu, Ye Bu, Yu Wang, Yu Tang, Cheng Bi, Tim Kwok, Alexander A. Chubykin, Peng Yin, Sarah Calve, Gary E. Landreth, Fang Huang

Issue&Volume: 2020-05-04

Abstract: Single-molecule localization microscopy is a powerful tool for visualizing subcellular structures, interactions and protein functions in biological research. However, inhomogeneous refractive indices inside cells and tissues distort the fluorescent signal emitted from single-molecule probes, which rapidly degrades resolution with increasing depth. We propose a method that enables the construction of an in situ 3D response of single emitters directly from single-molecule blinking datasets, and therefore allows their locations to be pinpointed with precision that achieves the Cramér-Rao lower bound and uncompromised fidelity. We demonstrate this method, named in situ PSF retrieval (INSPR), across a range of cellular and tissue architectures, from mitochondrial networks and nuclear pores in mammalian cells to amyloid-β plaques and dendrites in brain tissues and elastic fibers in developing cartilage of mice. This advancement expands the routine applicability of super-resolution microscopy from selected cellular targets near coverslips to intra- and extracellular targets deep inside tissues.

DOI: 10.1038/s41592-020-0816-x

Source: https://www.nature.com/articles/s41592-020-0816-x

Nature Methods:《自然—方法学》,创刊于2004年。隶属于施普林格·自然出版集团,最新IF:47.99
官方网址:https://www.nature.com/nmeth/
投稿链接:https://mts-nmeth.nature.com/cgi-bin/main.plex


本期文章:《自然—方法学》:Online/在线发表

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