多色超分辨率成像变得容易

EPFL的科学家已经开发了强大且易于实现的多色超分辨率成像。该方法基于两个光谱通道的同时采集，然后进行光谱交叉累积量分析和分解。他们利用荧光团闪烁和光谱串扰来生成具有超分辨图像的其他颜色通道。

多色荧光显微镜是生命科学研究细胞结构的相对排列或不同蛋白质相互作用的重要工具。但是，传统显微镜是许多生物学研究的主要工具，只能分辨出光波长的细节。在过去的二十年中，几个超分辨率显微镜概念帮助研究人员克服了这一衍射极限并做出了新发现。这些新方法只是在常规生物学应用中慢慢找到了自己的方法。对于某些新技术，这是由于复杂的显微镜硬件造成的，而且对样品制备的要求也不断提高，而荧光标记构成了很大的障碍。成功的超分辨率成像要求甚至要满足多色应用的挑战。

由西奥·拉塞尔（Theo Lasser）领导的EPFL生物医学光学实验室一直致力于超分辨率光学波动成像（SOFI），以提高2D和3D的空间分辨率和采样率。SOFI是单分子定位显微镜技术（例如STORM和PALM）的替代方法。它分析了闪烁荧光团时间序列的高阶时空统计数据，不需要分离单个荧光团的发射。SOFI与更广泛的标记和成像条件兼容，从而简化了荧光团的选择和实验。在他们的新研究中，由Theo Lasser和Aleksandra Radenovic（纳米级生物学实验室负责人）领导的工程学院的研究人员扩展了统计分析 进入光谱领域，为多色超分辨率成像的新方法铺平道路。

颜色的数量不受显微镜光谱通道或利用光谱串扰的限制

以下是多色SOFI方法的思想。在经典的多色成像中，应避免显微镜的不同光谱通道之间发生串扰。在这里，研究人员利用串扰来生成其他颜色通道。他们在多个同时采集的光谱通道之间进行交叉累积分析。统计分析使他们可以用其他虚拟光谱通道补充显微镜提供的物理检测通道。“只有在不同频谱通道中在空间和时间上相关的信号才会出现在虚拟通道中。我们正在准确地拾取其他所有人都想摆脱的串扰。” 该研究的主要作者之一克里斯汀·格鲁斯迈耶（KristinGruBmayer）解释说。

该出版物提供了光谱交叉累积多色SOFI背后的理论，并包括一个框架，该框架针对应成像的荧光团的给定组合优化了显微镜的光谱通道。模拟的数据集帮助团队验证了他们的新的多色方法是否适用于具有不同光物理特性的各种标签，甚至适用于发射光谱强烈重叠的标签。“我们可以证明，我们的方法适用于固定和活细胞中多种染料和荧光蛋白的三色成像。可以使用具有广泛使用的两通道图像分离单元的商业宽视场设置来进行成像。原则上，我们不仅限于3种颜色。” 克里斯汀·格鲁斯马耶（KristinGrußmayer）说。

纳米级生物学实验室的网页上提供了执行多色光谱交叉累积SOFI分析的说明，网址为https://www.epfl.ch/labs/lben/sofi-packages/ ，软件包下载：https://www.epfl.ch/labs/lben/wp-content/uploads/2020/05 /multicolor_sofi_v2.3.zip 。

原文来源：https://phys.org/news/2020-06-multicolor-super-resolution-imaging-easy.html