【儀表網 儀表研發】顯微光學成像，通常也稱"光學顯微成像"，或"光學顯微術"(Optical Microscopy，或Light Microscopy)，是指透過樣品或從樣品反射回來的可見光，通過一個或多個透鏡后，能夠得到微小樣品的放大圖像的技術。所得圖像可以通過目鏡直接用眼睛觀察，也可以用感光板或數字化圖像探測器如CCD、CMOS進行記錄，還可以在計算機上進行顯示和分析處理。
光學顯微術對無色透明樣品無法直接成像的原因在于樣品不改變照明光的強度分布，但實際上這些樣品由于厚度和折射率的差異會改變照明光場的相位分布，只是由于人眼和探測器僅對強度敏感，不能直接記錄相位信息。
因此，假如能把照明光場經過樣品后的相位改變量的分布轉化成光強分布，就能夠實現對這種樣品(通常稱為"相位"樣品)的成像，這種技術稱為"相襯法"，用于光學顯微術中則形成了各種"相襯顯微術"。
“工欲善其事，必先利其器”。探尋生命的奧秘，首先需要看得足夠清楚。然而由于光學衍射極限的限制，常規的熒光顯微鏡難以對精細的亞細胞結構和生物分子進行分辨。近年來，科學家們通過對光學系統進行調制，開發出多種超分辨熒光成像技術，使人們能夠看清在200 nm以內的生物分子。不過這些技術通常依賴于昂貴的儀器和精密的算法，而且在組織樣品中的成像性能一般。
近日，北京大學化學與分子工程學院、北大合成與功能生物分子中心、北大-清華生命科學聯合中心陳興課題組在Nature Methods雜志以Article形式在線發表了題為“Click-ExM enables expansion microscopy for all biomolecules”的研究論文，報道了基于點擊化學的膨脹顯微成像技術(Click-ExM)，提供了一種通用、便捷的方法對各種生物分子進行超分辨熒光成像。
Click-ExM的設計理念是利用帶有生物正交官能團(如疊氮、炔基等)的化學探針對細胞進行代謝標記，通過點擊化學連接上生物素，再基于生物素與鏈霉親和素相互作用，終將被標記的生物分子轉變為偶連熒光分子的鏈霉親和素。偶連熒光分子的鏈霉親和素在其中起到了三方面作用：識別生物分子、報告熒光信號、錨定到凝膠中。
研究者采用了18種含有生物正交官能團的化學探針，對脂質、聚糖、蛋白質、核酸、小分子等多種生物分子進行click-ExM成像，并將該技術應用于原代細胞和腦組織切片等生物體系中，其中實現了對多種脂質、聚糖以及小分子的ExM成像。同時，由于click-ExM技術與傳統的ExM流程兼容，因此可與多種現有的標記方法相結合，實現多色熒光成像。
此外，由于樣品膨脹會稀釋熒光分子的濃度，研究者還利用鏈霉親和素的多價相互作用，開發出信號放大策略，有助于成像低豐度的生物分子。值得一提的是，click-ExM技術中各步均為模塊化設計，且大部分化學試劑可商業化購買，不需要繁瑣的化學合成和步驟優化，因此有希望被廣泛應用于后續的生物學研究中。
總之，該工作利用了前沿的化學生物學手段，建立了一種通用型的ExM技術：click-ExM，并拓展了其在超分辨熒光成像領域中的應用。
據悉，陳興教授為本研究論文的通訊作者，北京大學化學與分子工程學院2016級博士研究生孫德恩為第一作者。
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