科学家首次绘制亚纳米级细胞糖膜图谱
时间:2025-07-31 19:37来源:未知 作者:未知 点击:

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学院院级科技专项体系包括战略性先导科技专项、重点部署科研专项、科技人才专项、科技合作专项、科技平台专项5类一级专项,实行分类定位、分级管理。

  为方便科研人员全面快捷了解院级科技专项信息并进行项目申报等相关操作,特搭建中国科学院院级科技专项信息管理服务平台。了解科技专项更多内容,请点击进入→

  中国科学技术大学(简称“中国科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中国科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年经教育部批准更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学方针,与中国科学院直属研究机构(包括所、院、台、中心等),在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面高度融合,是一所以研究生教育为主的独具特色的高等学校。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,由上海市人民政府主管,2013年经教育部正式批准。上科大致力于服务国家经济社会发展战略,培养科技创新创业人才,努力建设一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  人体内的细胞都被一层名为糖萼的糖膜包裹着。它帮助细胞彼此交流,并与免疫系统进行通信。这一过程能够对抗病毒,但在某些情况下也会使癌症扩散。此前没有任何成像工具能够详细显示糖萼中约1纳米大小的微小糖分子。7月28日发表于《自然-纳米技术》的一篇论文中,研究人员揭示了排列在人类微小血管壁上的活细胞表面的糖分子。他们找到了一种方法,使用现有的光学显微镜就能以仅0.9纳米的分辨率对这些糖分子进行成像,而这种分辨率一度被认为是光学显微镜无法达到的。

  英国伦敦大学学院化学家Sabrina Simoncelli表示,这是首次在细胞内实现亚纳米级光学分辨率成像,这些成果“具有开创性”。

  “我刚开始读博士时,人们能得到的单糖分子最佳分辨率图像还是模糊的。”论文作者之一、德国马克斯·普朗克光科学研究所的生物物理学家Karim Almahayni 说,“接下来,我们要去了解细胞表面的这些糖分子在健康和患病期间会如何变化。我们想通过‘看脸’来判断一个细胞。”

  光学显微镜通常会使小于200纳米的结构变得模糊。尽管超分辨率成像工具已经实现了10~20纳米的分辨率,但仍没有达到区分糖萼中相距不到10纳米的单糖分子所需的精度。同时,糖分子很难被可见标记物所标记,因此无法在显微镜下显现出来。“它们不能进行遗传改造,也没有抗体可以靶向它们。”Simoncelli 解释道。

  为了应对这些挑战,Almahayni和同事结合了两种获诺贝尔奖的技术,一种是超分辨率荧光显微镜技术,另一种则是点击化学技术。他们利用一种化学标签,将锚定的DNA链与目标糖分子连接起来,随后添加了带有荧光标记的匹配DNA链,使每个糖分子上的标签反复闪烁。研究人员借鉴天文学家在模糊望远镜图像中追踪恒星的方法,运用统计算法精确定位每次闪光的中心,并以极高的精度计算糖分子在细胞表面的位置。最终,他们能够区分相距仅0.9纳米的糖分子,这个距离比许多蛋白质的直径还要小。

  “这是我们第一次能够看到细胞表面的糖分子,并获取空间分布信息。”Almahayni 说,“这开辟了许多新路径,因为未来我们可以同时标记蛋白质和糖分子,从而研究它们在健康和患病期间是如何变化的。”

  “这篇论文确实引入了一种新方法。”Simoncelli 表示,该方法可用于研究蛋白质等其他细胞成分。

  人体内的细胞都被一层名为糖萼的糖膜包裹着。它帮助细胞彼此交流,并与免疫系统进行通信。这一过程能够对抗病毒,但在某些情况下也会使癌症扩散。此前没有任何成像工具能够详细显示糖萼中约1纳米大小的微小糖分子。7月28日发表于《自然-纳米技术》的一篇论文中,研究人员揭示了排列在人类微小血管壁上的活细胞表面的糖分子。他们找到了一种方法,使用现有的光学显微镜就能以仅0.9纳米的分辨率对这些糖分子进行成像,而这种分辨率一度被认为是光学显微镜无法达到的。英国伦敦大学学院化学家Sabrina Simoncelli表示,这是首次在细胞内实现亚纳米级光学分辨率成像,这些成果“具有开创性”。“我刚开始读博士时,人们能得到的单糖分子最佳分辨率图像还是模糊的。”论文作者之一、德国马克斯·普朗克光科学研究所的生物物理学家Karim Almahayni 说,“接下来,我们要去了解细胞表面的这些糖分子在健康和患病期间会如何变化。我们想通过‘看脸’来判断一个细胞。”光学显微镜通常会使小于200纳米的结构变得模糊。尽管超分辨率成像工具已经实现了10~20纳米的分辨率,但仍没有达到区分糖萼中相距不到10纳米的单糖分子所需的精度。同时,糖分子很难被可见标记物所标记,因此无法在显微镜下显现出来。“它们不能进行遗传改造,也没有抗体可以靶向它们。”Simoncelli 解释道。为了应对这些挑战,Almahayni和同事结合了两种获诺贝尔奖的技术,一种是超分辨率荧光显微镜技术,另一种则是点击化学技术。他们利用一种化学标签,将锚定的DNA链与目标糖分子连接起来,随后添加了带有荧光标记的匹配DNA链,使每个糖分子上的标签反复闪烁。研究人员借鉴天文学家在模糊望远镜图像中追踪恒星的方法,运用统计算法精确定位每次闪光的中心,并以极高的精度计算糖分子在细胞表面的位置。最终,他们能够区分相距仅0.9纳米的糖分子,这个距离比许多蛋白质的直径还要小。“这是我们第一次能够看到细胞表面的糖分子,并获取空间分布信息。”Almahayni 说,“这开辟了许多新路径,因为未来我们可以同时标记蛋白质和糖分子,从而研究它们在健康和患病期间是如何变化的。”“这篇论文确实引入了一种新方法。”Simoncelli 表示,该方法可用于研究蛋白质等其他细胞成分。相关论文信息:

(责任编辑:)

关键词:

随机推荐

联系我们 -