新闻 | STED纳米显微成像在癌症前沿研究领域的应用

记爱丁堡超高分辨率成像联盟

Alison Dun博士采访

作者｜Dr. Alison Dun 1

作者｜Dr. Julia Roberti 2

1 爱丁堡大学、赫瑞-瓦特大学超高分辨率成像联盟（ESRIC）

2 徕卡显微系统Leica Microsystems

Alison Dun博士是英国爱丁堡大学与赫瑞-瓦特大学超高分辨率成像联盟（ESRIC）的博士后、设备负责人。在她的博士和工作研究中，她使用了大量显微镜设备。近期，在BBC的采访中，Alison Dun博士向我们介绍了STED（受激发射损耗）纳米显微镜如何帮助研究人员在对抗癌症的过程中更好地理解人类身体中出现的问题，从而给未来的治疗带来希望。

下面是部分采访内容：

Q1

Dr. Dun，在ESRIC目前研究的癌症研究主要方向在哪里？

作为一个开放机构，ESRIC与苏格兰和世界其他地区的科学家一起，致力于研究包括癌症在内的一系列疾病。我们和赫瑞-瓦特大学Dr. Nick Leslie合作的一个特别项目是用超高分辨率来观察一种叫做PTEN的蛋白质，其作用是在健康个体中抑制肿瘤的生长。

PTEN蛋白质的减少或*缺乏在许多癌症中都有体现，如前列腺、乳房和肺等。

图1. Atto 590标记mitofilin的成纤维细胞线粒体。

Jans et al, PNAS, 2013

Q2

在这些领域中，哪些问题STED纳米显微镜可以提供答案，而其他类型显微镜无法提供呢？

为了研究像癌症一样的疾病，我们需要深入的观察它们的生物学结构，但是其尺度太小，以至于我们现在仍然无法*看清楚，癌症细胞内发生的很多生物过程也没有充分理解。

但是，STED纳米显微镜可以让我们比以往任何时候观察到更多的细节，展现前所未见的细胞内结构，尤其在活细胞条件下的亚细胞级或分子水平级别的细胞情况。

图2. 非洲爪蟾核孔复合物

黑白：作为验证的扫描电镜照片，

绿色：Atto 590标记的中央孔道蛋白,

红色：KK114标记的周边跨膜蛋白gp210。

Gottfert et al., Biophysical Journal, 2013

Q3

您觉得STED纳米显微镜令人印象深刻的优势是什么？

各种类型显微镜技术都有其优势和“挑战”，因此，在研究中使用适合的工具十分重要。就所见即所得而言，我认为STED纳米显微技术比其他超高分辨率技术有真正的优势（real advantage）。当STED激发光打开时，我们可以同时得到一张共聚焦图像作为参考，因此，对STED的图像结果，我们认为是真实可信的。

此外，当观察比STED分辨率更小的结构时，我们也可以优化实验，比如样本准备或处理方法，在样本准备和技术实现之间达到良好的平衡，为研究提供行之有效的方案和可预期的结果。

在超高分辨领域，STED的多色标记成像是一个巨大的进步，这对生物学家来说是非常重要的，因为它使我们能够更好地区分不同结构和蛋白质，以及及它们之前的关系和相互作用。

图3. HeLa细胞3种免疫染色：绿，NUP153-Alexa 532；红，Clathrin-TMR；白，Actin-Alexa 488。

Q4

您认为，这项技术将如何影响未来肿瘤研究？

除非我们真正了解癌症是如何在分子水平上发生的，也就是在纳米尺度上，否则，我们开发不出治疗或预防癌症的药物。超高分辨率显微镜使我们更好地了解人类细胞在分子水平上的变化过程，观察到更微观的结构，从而更好地理解我们体内的癌症发生机制。

徕卡STED技术

徕卡早在2004年就推出了款超高分辨率4 P i显微镜。2007年，Leica Microsystems前瞻性地开始对STED技术进行商业化生产，并在此基础上不断推陈出新，突破极限。

图4. Leica超高分辨显微技术不断创新的14年

关于徕卡显微系统Leica Microsystems

徕卡显微系统是显微科技与分析科学仪器之，总部位于德国维兹拉(Wetzlar, Germany)。主要提供显微结构与纳米结构分析领域的研究级显微镜等专业科学仪器。自公司十九世纪成立以来，徕卡以其对光学成像的追求和不断进取的创新精神始终得到业界广泛认可。徕卡在复合显微镜、体视显微镜、数码显微系统、激光共聚焦扫描显微系统、电子显微镜样品制备和医疗手术显微技术等多个显微光学领域处于先导地位。

徕卡显微系统在有七大产品研发与生产基地，在二十多个国家拥有服务支持中心。徕卡在一百多个国家设有区域分公司或销售分支机构，并建有遍及的完善经销商服务网络体系。

徕卡显微系统