麻省理工学院观察来自同一个活细胞的多个荧光信号
发布时间：2023-12-14 11:00:40 阅读数： 27
时间复用方法跟踪不同的发射器来成像细胞响应。
光显示:细胞活动
活细胞以复杂的模式接收和传递分子信号，而利用荧光技术对这些模式进行有效成像是具有挑战性的。在同一个活细胞中同时对多个信号进行成像将是一种有用的策略，但是尽管多路荧光成像已经发展到可以记录多个发射的程度，但所涉及的设备已经昂贵且要求很高。
麻省理工学院的一个项目现在展示了一种方法，使用不同性质的荧光团来指示使用传统硬件的不同细胞信号，并将研究结果发表在《细胞》杂志上。麻省理工学院的爱德华·博伊登说:“在生物学中有很多例子，一个事件触发了一连串的下游事件，然后导致了特定的细胞功能。”“这是怎么发生的?”这可以说是生物学的基本问题之一。所以我们想知道，你能眼睁睁地看着它发生吗?"
2020年，博伊登的实验室展示了一种方法，通过将荧光报告器定位到细胞内的不同位置，同时对细胞内多达五种不同的分子进行成像。这种空间复用方法使研究人员能够区分不同分子的信号，即使它们发出的荧光可能是相同的颜色。据麻省理工学院称，博伊登的新研究采用了一种时间复用方法，利用荧光分子以不同的速率打开和关闭，并发出不同的颜色。通过在几个时间尺度上(从秒到小时)对细胞进行成像，然后使用计算算法提取每个荧光信号，可以跟踪每个目标蛋白的数量随时间的变化。细胞生长、衰老和疾病的细节
在这项研究中，该项目确定了四个绿色可切换荧光团，然后设计了另外两个，它们都以不同的速率打开和关闭。他们还确定了两种以不同速率转换的红色荧光蛋白，并设计了一个额外的红色荧光团。每一种都可以用来标记活细胞内不同类型的分子，如酶、信号蛋白或细胞骨架的一部分。在对不同时间段的图像进行成像后，研究人员使用线性解混计算分析从每个荧光团中挑选出特定的信号，类似于人耳挑选不同频率声音的方式。分析完成后，研究人员可以看到在整个成像期间每个荧光标记分子在细胞中的时间和位置。成像本身可以用一个简单的光学显微镜来完成，不需要专门的设备。在实验中，麻省理工学院通过标记哺乳动物细胞分裂周期中涉及的六种不同分子来证明其方法，并确定了特定酶(称为周期蛋白依赖性激酶)的水平如何随着细胞在周期中的进展而变化的模式。博伊登是麻省理工学院合成神经生物学小组的负责人，也是光遗传学作为研究神经活动的一种方法的最初先驱之一，他预计TMI技术将提供有关细胞如何对营养物质、免疫系统因子或神经递质作出反应的宝贵数据。它还可以帮助显示生长、衰老、癌症或神经退化的细节。博伊登说:“你可以把所有这些现象看作是一类生物学问题，一些短期事件，比如吃营养物、学东西或感染，会产生长期的变化。”
