无需荧光标记，澳团队连续数天三维追踪活细胞纳米结构
无需荧光标记，澳团队连续数天三维追踪活细胞纳米结构
用显微镜观察活细胞，多数时候要先染色。荧光标记让结构"亮"起来，但染料本身有光毒性，会干扰甚至损伤细胞，导致难以长时间连续观察。如何在"不打扰"的前提下看清活细胞的纳米结构，一直是显微成像的一道难题。
近日，澳大利亚国立大学（ANU）John Curtin 医学研究学院 Steve Lee 博士团队在《自然·通讯》（Nature Communications）发表研究，提出一种无标记纳米显微技术 RO-iSCAT，实现了对活细胞连续数天的三维实时观察。
一、RO-iSCAT 是怎么做到的
RO-iSCAT 的全称是"旋转整合斜入射干涉散射"（rotational integration of oblique interferometric scattering）。它的巧妙之处有两点：一是让照明光以不同角度绕样品旋转入射，二是把来自不同高度的图像整合起来。离轴照明会使离焦信号产生更大的横向位移，据此可把焦外的杂散信号"推走"，从而得到无散斑的宽场干涉散射图像，信噪比提升约 10 倍，而且不需要额外做背景扣除。
二、看到了什么
借助这一方法，团队首次清晰记录到细胞伸出的细长线状纳米结构。在连续数天的成像中，这些结构并非静止，而是不断伸展、收缩、又重新连接，形成一张复杂的网络，把生化信息传递给相邻的细胞。论文第一作者、博士研究生 Junyu Liu 回忆，当他第一次把影像放给导师看时，导师立刻意识到"这是一些新的东西"。
三、能用来做什么
团队随后把方法用于多种细胞。在胰腺癌细胞与人血管细胞中，他们观察到这些细胞会与周围的结缔组织细胞形成多个"紧密"的连接桥；此类结构被认为有助于肿瘤塑造局部环境、进而生长并抵抗治疗。研究还提示，一些病毒可能正是通过这些细胞桥在细胞之间传播。
Lee 博士表示，这项成果来自好奇心驱动的基础研究，团队成员背景横跨数学、光学、生物化学、物理和细胞生物学。就显微成像行业而言，RO-iSCAT 提供了一种"看得久、不伤样"的新选择，也让研究者得以在纳米尺度上重新审视细胞间通讯、疾病发生与耐药机制。