东方时讯网马克斯普朗克生物化学研究所(MPIB)和路德维希马克西米利安大学(LMU)的RalfJungmann研究小组在荧光显微镜方面取得了突破。该团队开发了序列成像(RESI)分辨率增强技术，这是一种革命性的技术，可将荧光显微镜的分辨率提高到Ångström级。这项创新有望引领我们以前所未有的细节研究生物系统的方法发生范式转变。
细胞是生命的基本单位，包含许多维持和延续生命系统的复杂结构、过程和机制。许多细胞核心成分，如DNA、RNA、蛋白质和脂质，大小只有几纳米。这使得它们大大小于传统光学显微镜的分辨率极限。因此，这些分子和结构的确切组成和排列通常是未知的，导致缺乏对生物学基本方面的机械理解。
近年来，超分辨率技术取得了长足的进步，可以解析许多低于经典光衍射极限的亚细胞结构。单分子定位显微镜或SMLM是一种超分辨率方法，可以通过暂时分离其各自的荧光发射来解析大小为10纳米的结构。
由于单个目标在原本黑暗的视野中随机点亮(它们闪烁)，因此可以通过亚衍射精度确定它们的位置。由Jungmann小组发明的DNA-PAINT是一种SMLM技术，它使用染料标记的DNA“成像器”链与其目标结合的互补链进行瞬时杂交，以实现超分辨率所需的闪烁。然而，迄今为止，即使是DNA-PAINT也无法解析最小的细胞结构。
在目前发表在《自然》杂志上并由共同第一作者SusanneReinhardt、LucianoMasullo、IsabelleBaudrexel和PhilippSteen以及Jungmann领导的研究中，该团队介绍了一种超分辨率显微镜的新方法，该方法从根本上实现了“无限”空间分辨率。
这项新技术被称为序列成像分辨率增强，简称RESI，它利用DNA-PAINT通过独特的DNA序列编码目标身份的能力。通过用不同的DNA链标记相邻的靶标，即使通过超分辨率显微镜也无法分辨这些靶标彼此太近，样品中会引入额外的分化程度(条形码)。通过顺序成像第一个，然后是另一个序列(并因此成为目标)，现在可以明确地将它们分开。
至关重要的是，由于它们是按顺序成像的，因此目标之间可以任意靠近，这是其他技术无法解决的问题。此外，RESI不需要专门的仪器，事实上，它可以使用任何标准荧光显微镜进行应用，几乎所有研究人员都可以轻松使用它。
为了证明RESI在分辨率方面的飞跃，该团队为自己设定了解决生物系统中最小空间距离之一的挑战：沿着DNA双螺旋的各个碱基之间的分离，间隔小于一纳米。
通过设计一种DNA折纸纳米结构，使其呈现出以一个碱基对距离从双螺旋突出的单链DNA序列，然后对这些单链进行顺序成像，研究小组解决了相邻之间0.85nm(或8.5Ångström)的距离基地，这是以前难以想象的壮举。研究人员以1Ångström(即100亿分之一米)的精度完成了这些测量，突显了RESI方法前所未有的能力。
重要的是，该技术是通用的，并不局限于DNA纳米结构中的应用。为此，研究小组研究了利妥昔单抗的分子作用模式，利妥昔单抗是一种抗CD20单克隆抗体，于1997年首次获批用于治疗CD20阳性血癌。然而，研究此类药物分子对分子受体模式的影响已经超出了传统显微镜技术的空间分辨率能力。了解这些模式是否以及如何在健康和疾病以及治疗时发生变化，不仅对基础机制研究很重要，而且对设计新的靶向疾病疗法也很重要。
使用RESI，Jungmann和他的团队能够揭示CD20受体在未处理细胞中作为二聚体的自然排列，并揭示CD20如何在药物治疗后重新排列成二聚体链。对单蛋白水平的见解现在有助于阐明利妥昔单抗的分子作用模式。
由于RESI是在完整的完整细胞中进行的，因此该技术缩小了纯结构技术(如X射线晶体学或低温电子显微镜)与传统的低分辨率全细胞成像方法之间的差距。Jungmann和他的团队相信，“这种前所未有的技术不仅对超分辨率而且对整个生物研究来说都是真正的游戏规则改变者。”