SIMBA對于固定細(xì)胞actin和活細(xì)胞CLC重構(gòu)結(jié)果展示

2016年12月31日，中國科學(xué)院生物物理研究所徐平勇課題組、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所張法課題組以及美國科學(xué)院院士HHMI研究員Jennifer Lippincott-Schwartz合作在《細(xì)胞研究》（Cell Research）在線發(fā)表了題為Live-cell single molecule-guided Bayesian localization super-resolution microscopy 的文章，介紹了一種新型活細(xì)胞超分辨率顯微技術(shù)及其獨特優(yōu)勢。

超分辨率熒光顯微技術(shù)由于打破了傳統(tǒng)光學(xué)衍射的限制，使得人們能夠更深入地理解細(xì)胞生物學(xué)，獲得了2014年諾貝爾化學(xué)獎。但是由于設(shè)備和時空分辨率的影響，活細(xì)胞超分辨率技術(shù)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。近年來，貝葉斯定位顯微技術(shù)(Bayesian analysis of the blinking and bleaching，3B)利用熒光蛋白漂白和閃爍的特性，通過分析整個圖像序列的變化得到熒光蛋白的概率分布圖，該方法用簡單的光學(xué)設(shè)備就能實現(xiàn)活細(xì)胞動態(tài)結(jié)構(gòu)的超分辨率成像，成為活細(xì)胞超分辨率成像的重要工具之一。作為細(xì)胞成像新的重要工具，它仍然有三個關(guān)鍵的問題沒有解決：1）在精度方面，存在嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)缺失，定位精度不高；2）在速度方面，該方法極其耗時，為了得到1.5μm的超分辨率結(jié)構(gòu)，大約需要6小時，并且隨著圖像尺寸的增加，計算時間急劇增長；3）在分析尺度方面，由于速度的限制，該方法很難獲得全細(xì)胞大尺度長時間的動態(tài)變化。針對以上問題，實驗人員通過將單分子定位和貝葉斯技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了一種新型活細(xì)胞超分辨率顯微技術(shù)（single molecule guided Bayesian localization microscopy，SIMBA），該技術(shù)有以下優(yōu)點：1）適用范圍廣，不需要任何額外的硬件設(shè)備，就能與主流TIRFM、PALM、STROM和light-sheet顯微鏡相結(jié)合，便于推廣和使用；2）時空分辨率高，減少了結(jié)構(gòu)偽跡的同時實現(xiàn)了50nm的空間分辨率和0.5-2s的時間分辨率；3）運行速度快，相比3B，加速比超過100倍，并且隨著圖像尺度的增大，加速效果更加明顯；4）分析尺度大，實現(xiàn)了全細(xì)胞大尺度長時間動態(tài)變化分析。