近日，王亞玲研究員團隊在《科學通報》發表題為“軟X射線和熒光聯合顯微成像技術及單細胞應用”的評述文章。系統綜述了國內外同步輻射軟X射線與熒光聯用裝置的發展現狀、匹配方法、技術特點及其面臨挑戰，深入分析了該技術在細胞成像中的應用進展。同時，對關聯技術的未來發展方向進行展望, 旨在為基于X射線成像的細胞生物學研究提供新思路與參考。

高分辨成像技術為研究細胞的結構、功能提供了全新的工具。同步輻射軟X射線成像可以無標記、可視化細胞及亞細胞的三維超微結構，熒光顯微成像可以獲得細胞內特定分子的空間定位，聯合軟X射線和熒光顯微成像技術, 可以觀察同一個細胞內特定分子的三維分布和細胞三維結構, 獲得細胞結構和功能的關系。這將對解析細胞內復雜生命過程，細胞信號通路以及疾病發生發展機制產生重要作用。國家納米科學中心王亞玲研究員和陳春英院士團隊長期合作致力于大科學裝置跨尺度創新分析方法研究（Nature Protocols 2024, 19 (1), 30；Science China Chemistry 2024, 67 (8), 2497; ACS Nano 2024, 18 (30), 19802；ACS Central Science, 2022, 8, 1063），形成了從分子-細胞-組織-活體不同尺度納米生物分子的研究新范式。定量解析納米材料的高分辨原位、三維空間分布、細胞內化學轉化行為，為納米生物效應與納米醫學研究提供關鍵、前沿的分析手段。

圖1 單細胞軟X射線和熒光聯合顯微成像技術流程示意圖

圖2 全球主要軟X射線和超分辨熒光關聯成像裝置的結構、特點及應用現狀

隨著第四代同步輻射光源的快速發展，X射線亮度和相干性的大幅度提升,相信這種新型關聯成像技術作為納米藥物、疫苗高通量表征的可行補充工具，可以適應探索性研發和臨床前概念驗證研究，并在中試和放大生產階段提供高通量質量控制，將會極大促進藥物研發進程。除此之外, 該關聯成像技術可以直觀地跟蹤單細胞內蛋白等生物分子的命運，為心血管、腫瘤、神經退行性等疾病的靶點發現、藥物機制解析提供強有力的工具。總之, 聯合成像技術可在亞細胞尺度上準確定位功能分子, 實現細胞結構和功能的多維度關聯, 為生命科學前沿研究開辟新路徑。

國家納米科學中心王亞玲研究員為本文的通訊作者，博士后黨政為本文的第一作者。該工作得到國家自然科學基金（22422403, 22027810, 22388101）和國家重點研發計劃大科學裝置前沿研究專項（2022YFA1603701）資助。

文章信息

黨政, 王亞玲. 軟 X 射線和熒光聯合顯微成像技術及單細胞應用. 科學通報, 2025, doi: 10.1360/TB-2024-1388

轉載、投稿請留言

| 關注科學通報 | 了解科學前沿