通过脑切片进行干涉测量超高清三维成像

《Nature Communications》：Interferometric ultra-high resolution 3D imaging through brain sections

　　

摘要

单分子超分辨率显微镜技术能够以纳米级的精度精确定位细胞内的单个分子位置。然而，由于光学散射和像差的影响，要在组织中实现分子级别的分辨率通常较为困难。我们提出了4Pi单分子纳米显微技术（4Pi-BRAINSPOT），该技术结合了4Pi单分子切换纳米显微技术、动态的相干点扩散函数（PSF）建模、适用于单分子处理的组织透明化技术、光片照明方式，以及利用高精度3D分子坐标进行的定量分析流程。通过这种技术，我们能够在复杂组织样本的所有三个维度上以小于15纳米的分辨率量化蛋白质的分布。我们展示了4Pi-BRAINSPOT技术在揭示各种亚细胞器中分子排列方面的能力，并通过50微米厚的小鼠脑切片解析了单个树突棘的膜形态。这种超高分辨率方法使我们能够以几纳米的精度解析孤立细胞和天然组织环境中的纳米级细胞器结构及分子分布。