可视化活细胞内的交通拥堵

IBS分子光谱与动力学中心(IBSCMSD)的研究人员在ChoMinhaeng主任和HongSeok-Cheol教授的领导下，推出了一种革命性的无标记显微镜技术——货物定位干涉散射(CL-iSCAT)显微镜。这种新颖的光学成像方法开辟了实时跟踪活细胞内细胞内货物运动的新途径，而无需传统的荧光标记。

了解细胞内货物如何移动对于解开活细胞的奥秘(从其功能和新陈代谢到其最终命运)至关重要。到目前为止，科学家们一直依靠荧光显微镜来成像细胞内的货物以及它们如何定位在细胞的细胞骨架中。然而，传统技术只能观察有限数量的特定货物，并且受到荧光标记的光漂白的限制。

因此，使用基于荧光的方法可视化无数货物沿着复杂的细胞支架移动的整体运输现象已被证明极具挑战性。由于缺乏能够无限期跟踪数百万货物的无标签显微技术，长期以来阻碍了我们理解细胞货物运输现象的能力。

新开发的CL-iSCAT显微镜解决了这些挑战，允许对亚微米细胞环境中的货物运输进行无标记实时观察。CL-iSCAT的一大特色是其将荧光成像与iSCAT显微镜集成在一起的双模态系统。这种组合使得能够分别观察专门标记的货物或亚细胞结构与沿着微管网络移动的无数未标记的货物。

这两种互补技术的整合有望促进细胞生物学的创新研究，从而加深我们对细胞内发生的生物现象的理解。该研究发表在《自然通讯》杂志上。

ChoMinhaeng主任赞扬了CL-iSCAT显微镜的重要性，他表示：“通过以独立于荧光的超高分辨率观察活细胞，我们建立了一个新的范例来阐明生物过程的复杂细节。”

该研究的共同通讯作者、高丽大学教授HongSeok-Cheol教授补充道：“成像技术的发展能够实现高分辨率和快速观察生物过程，从而可以从分子动力学视角。我们的长期可视化新方法具有突破性医学发现的巨大潜力。”

借助这一新工具，IBS研究人员能够选择性地监测活细胞内活性物质的动态运动。他们使用时差图像分析来精确监控数百件货物在较长时间内同时的移动情况。

通过利用从所有货物位置获取的大量定位数据，他们证明了CL-iSCAT显微镜能够以超出衍射极限的高空间分辨率重建微管网络的空间分布，使其能够以低至15的分辨率执行任务。纳米。

这种显微镜的潜力是深远的。我们这个时代面临的重大挑战之一是调查病毒感染并实时监测抗病毒疫苗和药物的效果。由于典型病毒的大小为几十纳米，CL-iSCAT将可以可视化从病毒感染开始到细胞死亡的整个过程。

令人惊讶的是，研究小组观察到，细胞交通现象明显反映了人类社会中观察到的现实生活中的道路交通。他们发现了货物运输过程中发生的许多有趣的运输现象，包括细胞内的交通拥堵、集体迁移以及在未知的细胞区域中搭便车以实现高效的货物运输。

曹主任表示：“在微米尺度高度复杂的细胞世界中发现城市通勤者所经历的几种典型交通事件是特别令人着迷的。未来，我们的目标是更深入地研究细胞采用的高效交通策略，以克服这些问题。”运输方面的挑战及其与细胞现象的相关性。”

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