Framväxten av superresolution (SR) fluorescensmikroskopi har föryngrat sökandet efter nya cellulära substrukturer och dynamiska mellanprodukter. Dock, begränsad av det breda emissionsspektrumet av fluoroforer och överdriven fototoxicitet, SR -fluorescensmikroskopi kan endast användas för att markera en handfull biomolekyler samtidigt och är oförmögen att tillhandahålla en holistisk karta över den cellulära miljön och landskapet.

I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikationer , forskare från State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Peking University, Kina, State Key Laboratory of Membrane Biology, Beijing Key Laboratory of Cardiometabolic Molecular Medicine, Institutet för molekylär medicin, Peking University, Kina och medarbetare utvecklade SR-fluorescensassisterad diffraktionsberäkningstomografi (SR-FACT), som kombinerar etikettfri tredimensionell optisk diffraktionstomografi (ODT) med tvådimensionell fluorescens Hessian strukturerad belysningsmikroskopi. ODT -modulen kan lösa mitokondrier, lipiddroppar, kärnmembranet, kromosomer, det rörformiga endoplasmatiska retikulum och lysosomer. Använda dual-mode korrelerad levande cellavbildning under en längre tid, de observerade nya subcellulära strukturer med namnet dark-vacuole kroppar (DB), varav majoriteten härrör från tätbefolkade perinukleära regioner, och interagerar intensivt med organeller som mitokondrier och kärnmembran innan de slutligen kollapsar in i plasmamembranet. Detta arbete visar den unika förmågan hos SR-FACT, vilket tyder på dess breda tillämpbarhet i cellbiologi i allmänhet.

SR-FACT visualiserar både celllandskapet och den molekylära identiteten hos levande celler. En ny algoritm som kallas vektor iterativ sökalgoritm (VISA) utvecklades för att minimera 3D-bildåteruppbyggnadsfel under höghastighets kHz-hastighetstomografiskt skanningsschema. Som ett resultat, SR-FACT kan samtidigt utnyttja en maximal bildhastighet för att fånga dynamik i levande celler och för att upprätthålla tillräckligt med fotonflöde för maximal känslighet. I SR-FACT-systemet, ODT-modulen uppnådde en ~ 200 nm lateral upplösning vid en volymetrisk bildhastighet på 0,8 Hz (40 × 40 × 20 m ³ ). Hessian 2-D-SIM, som tillåter SR -avbildning vid en bråkdel av fotondosen som används av konventionellt SIM, användes för att vägleda tolkningen av strukturer som observerats av ODT -modulen. Genom att utföra dual-mode korrelerad avbildning i COS-7-celler, de löste sex kända organeller utan märkning:det tubulära endoplasmatiska retikulumet (ER), mitokondrier, sena endosomer/lysosomer (LE/LY), LDs, kärnmembranet och kromosomer. Alla dessa data belyser den unika fördelen med SR-FACT när man studerar organellinteraktomen. Dessutom, de observerade också vakuolerade strukturer med neutralt pH som för det mesta innehöll vätska i lumen. Timmelång tidsfördröjd levande cell-SR-avbildning i kombination med kvantitativ analys avslöjar de okonventionella människohandelsvägarna och de oumbärliga rollerna för vakuoler vid organiseringen av organellinteraktomen, allt detta tyder på att de representerar tidigare ovärderade organeller.