超分辨率成像技术揭示活细胞的内部运作

成像技术的突破有望改变我们对活细胞内部运作的理解，并为各种疾病提供见解

最近发表在《自然通讯》杂志上的这项研究揭示了一种创新方法，该方法将超分辨率成像与人工智能和深度学习相结合，以揭示亚细胞结构和动力学。该研究由北京大学、宁波东方理工学院和悉尼科技大学的研究人员领导

悉尼科技大学杰出教授金大勇说：“这就像在晚上乘飞机飞越一座城市，观看所有的现场互动。”。“这项尖端技术将为探索我们细胞内复杂的世界打开新的大门。”

许多疾病和健康状况都是由细胞内的问题引起的。通过可视化细胞过程，科学家将能够更好地了解癌症、神经退行性疾病和代谢状况等疾病的根本原因，从而改进治疗方法

这项新技术克服了目前用于可视化活细胞内结构的成像工具的一些关键问题

单个细胞内15个细胞内结构的3D可视化。来源：《自然通讯》（2025）。DOI:10.1038/41467-025-57877-5

悉尼科技大学生物医学材料与设备研究所所长金教授说：“荧光显微镜等当前工具的分辨率有限，难以看到细胞内的微小结构或追踪详细的细胞过程。”

“传统方法也会导致光毒性和光漂白——暴露在光下会对细胞造成损伤——而且由于可以使用的颜色数量的限制，它们很难同时显示细胞内的多种结构。”

新方法可以使用一个激光和两个检测通道来高度准确地预测15种不同的亚细胞结构

这一突破不仅克服了使用单一染料标签使用多种颜色的限制，而且显著加快了成像过程

高分辨率图像准确捕捉了细胞器（细胞隔室）之间的差异，本质上起到了“光学指纹”的作用。该技术适应性强，可应用于各种显微镜、细胞类型，甚至复杂的活组织

这种适应性使科学家能够探索和理解活细胞在细胞分裂不同阶段的3D结构，并观察细胞内隔室之间的快速相互作用

金教授说，该团队目前正在与许多医学研究机构合作，包括探索病毒-细胞相互作用和细胞防御机制的病毒学家，以及对心肌细胞进行成像以更好地了解心脏病的科学家。他们希望这项技术将为医学研究带来新的见解和进步 More information: Karl Zhanghao et al, Fast segmentation and multiplexing imaging of organelles in live cells, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57877-5

Journal information: Nature Communications