北大研究团队开发活细胞成像新技术

2014年4月17日,著名学术期刊《德国应用化学》Angew. Chem.在线发表题为“Live-cell stimulated Raman scattering imaging of alkyne-tagged biomolecules.”的论文。

该研究由北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心、工学院黄岩谊课题组与化学学院陈兴课题组合作完成。北京大学博士生洪森炼和陈涛为该论文共同第一作者。

该研究开发了一种全新的活细胞成像技术,利用炔基标记手段并巧妙地应用了受激拉曼显微成像技术,成功实现了对活细胞的脂类、核酸、蛋白质和糖类等关键生物分子的特异性、低干扰的三维成像,突破了成像标记基团的尺寸极限。

生物标记成像是生命科学及医学研究中的基本工具,但是现有的许多标记手段,例如荧光蛋白和小分子荧光标记等方法,往往对被标记分子的化学和生物学性质产生较大影响,因而有较大的局限性。为了突破这一局限,两个课题组采用了一个新的生物标记方式。他们将一个简单的化学键——炔基,即碳碳三键——标记在特定的生物分子中,利用这一化学健尺寸小(键长仅0.12纳米)的优势尽量减少对活细胞等生物体系的扰动,也是目前光学显微成像标记的尺寸极限。

为了观测这一标记,他们采用了炔基特征的拉曼散射信号,这一信号正好处于细胞拉曼散射的“静默区”,可以很好地避免背景信号干扰;但是这一由化学键的振动而产生的信号极其微弱,传统的拉曼散射检测手段由于信号采集所需时间太长,无法应用于活细胞上。他们通过受激拉曼散射技术,大大增强了信号强度,从而克服了这一困难,实现了高速、高灵敏的三维活细胞成像。这项工作为活细胞的标记与成像提供了一种全新的技术,有望开启一系列荧光成像难以实现的研究。

该工作得到了国家自然科学基金委员会和科技部的资助。

来源:北京大学生命科学学院