【生科卓越讲坛】活体高时空分辨率成像

2021年6月15日，北京大学陈良怡教授做客“生科卓越讲坛”，带来学术报告《活体高时空分辨率成像》。

陈良怡教授为在场师生介绍了其科研团队提出并发明的几个高时空分辨率生物医学成像新技术，并展示了它们在生物医学研究中的作用。陈教授首先介绍了新型微型化双光子显微镜（FHIRM-TPM），通过对微型光学系统的重新设计，FHIRM-TPM 2.0成像视野扩大至420×420平方微米，微型物镜的工作距离扩展至1毫米，以实现非侵入式成像；该显微镜嵌入了可拆卸的快速轴向扫描模块，实现了180微米深度的三维体成像和多平面快速切换的实时成像。研究团队利用FHIRM-TPM2.0 获取了小鼠在自由运动行为中大脑三维区域内上千个神经元清晰稳定的动态功能图像，并且实现了针对同一批神经元长达一个月的追踪记录。

之后，陈教授为我们介绍了海森结构光显微镜（Hessian SIM)。在每秒钟得到188张超高分辨率图像时，海森结构光显微镜的空间分辨率可以达到85纳米，而所需要的光照度小于常用的共聚焦显微镜光照度三个数量级。由于极低的光漂白以及光毒性，实现了100 Hz超高分辨率成像下连续采样10分钟得到18万张超高分辨率图像，或者是在1Hz超高分辨率成像下连续1小时超高分辨率成像基本无光漂白。与获得2014年诺贝尔化学奖的受激辐射损耗超高分辨率显微镜（STED）相比，海森结构光显微成像以极高的时间分辨率、极低的光毒性在活细胞超高分辨率成像方面占显著优势。通过利用海森结构光显微镜，研究人员也实现了细胞“能量工厂”线粒体的超快超分辨成像，首次在活细胞中解析线粒体融合、分裂时内嵴的活动，以及活细胞内内质网与线粒体发生相互作用时的动态变化。这是之前无论使用STED还是PALM/STORM超分辨率显微镜都无法观察到的现象，也凸显出超灵敏海森结构光显微镜对于观察光毒性敏感的细胞器如线粒体动态结构方面的独特优势。

最后，陈教授以一种无对症治疗药物的临床罕见病-髓鞘化低下性脑白质营养不良为例介绍了活细胞超分辨率成像在病理学方面的应用。研究人员通过超分辨率成像结合临床病理揭示了同一PLP1基因不同突变导致临床佩梅病三种分型的机制，并筛选出可能治疗最严重症状病人的药物。

陈良怡教授的报告深入浅出，生动有趣，在场师生受益良多。报告结束后，陈教授与师生进行了热烈的交流，耐心细致地回答了老师同学们提出的问题。至此，讲座圆满结束。