突破超分辨率显微镜极限：自对准显微镜

超越了获得诺贝尔奖的超分辨率显微镜的局限性的超精密显微镜将使科学家们直接测量单个分子之间的距离。

新南威尔士大学的医学研究人员在单分子显微镜中检测完整细胞内单个分子之间的相互作用方面已实现了空前的解析能力。

2014年诺贝尔化学奖因超分辨率荧光显微镜技术的发展而获奖，该技术为显微镜专家提供了细胞内部的第一个分子视图，该功能为复杂的生物系统和过程提供了新的分子观点。

现在，单分子显微镜的检测极限再次被打破，其详细信息已发布在最新一期的《科学进展》上。

虽然已经可以通过超高分辨率显微镜观察和跟踪单个分子，但是这些分子之间的相互作用发生的规模至少比现有单分子显微镜所分辨的规模小四倍。

“单分子显微镜的定位精度通常在20到30纳米左右的原因通常是因为显微镜在检测信号时实际上会移动。这导致了不确定性。使用现有的超分辨率仪器，我们可以不能确定一种蛋白质是否与另一种蛋白质结合了，因为它们之间的距离比其位置的不确定性要短。”

为了解决这个问题，该团队在单分子显微镜内部建立了自动反馈回路，该回路可以检测并重新对准光路和镜台。

“您对这款显微镜做什么都无所谓，它基本上可以在纳米级的精度下找到回程。这是一款智能显微镜。它可以完成操作员或服务工程师需要做的所有事情，并且可以做到这一点每秒12次。”高斯教授说。

测量蛋白质之间的距离

通过本文概述的设计和方法，UNSW团队设计的反馈系统可与现有显微镜兼容，并为样品制备提供最大的灵活性。

“这是一个解决主要成像问题的非常简单而优雅的解决方案。我们只是在显微镜内建立了一个显微镜，并且所做的就是将主显微镜对准了。我们发现的解决方案简单实用，这是它的真正优势。易于克隆系统，并迅速采用新技术。”高斯教授说。

为了证明其超精密反馈单分子显微镜的实用性，研究人员使用它在T细胞中的信号蛋白之间进行直接距离测量。细胞免疫学中一个普遍的假设是，当T细胞受体靠近另一个充当刹车的分子时，这些免疫细胞保持静止状态。

他们的高精度显微镜能够显示这两个信号分子实际上在活化的T细胞中彼此进一步分离，释放了制动并开启了T细胞受体信号传导。

高斯教授说：“常规的显微镜技术将无法精确测量如此小的变化，因为静止的T细胞和活化的T细胞中这些信号分子之间的距离仅相差4-7纳米。”

“这还显示了这些信号传递机制对空间隔离的敏感程度。为了识别此类调节过程，我们需要执行精确的距离测量，这就是该显微镜所能实现的。这些结果说明了该技术在发现，无法通过其他任何方式制造。”

博士后研究员Simao Pereira Coelho博士和博士 学生Jongho Baek-此后获得博士学位。学位—领导了该系统的设计，开发和构建。白博士还获得了院长杰出博士学位奖。