近期，中国科学院上海光学精密机械研究所融创中心付国副研究员团队，在基于单分子定位的光学超分辨显微术领域取得研究进展。相关成果以“Molecular Resolution Imaging Based on Two-color Single-Molecular Localization Microscopy (SMLM)”为题发表于Optics Express。
2006年Eric Betzig提出基于单分子定位的超分辨显微术，打破了光学衍射极限，实现了几纳米到几十纳米的分辨率，从而获得了2014年的诺贝尔化学奖。近年来，国内外研究团队已经将光学超分辨显微术的分辨率提升到了分子尺度(2-4nm)，甚至逼近了1 nm的空间分辨率。然而，这些技术往往需要极其复杂和成本高昂的光学系统，或者需要定制化的样品准备，因而极大地限制了这些显微术的广泛使用。为此，研究团队开发了一种应用难度更低的分子尺度分辨率的光学超分辨显微术，命名为MITI (Molecular Imaging by Two-color Imaging )。
MITI结合了单分子定位显微术和双色成像技术，通过双色成像，将不同荧光标记的荧光分子进行分离，对获得的荧光分子的定位分布进行拟合，获得该荧光分子的中心和定位精度，拟合得到的定位精度等于单分子定位显微术的定位精度(几纳米到几十纳米)除于荧光分子的定位总数，理论上最高分辨率可以到亚纳米。MITI能够有效分辨标记在2-10 nm长的单链DNA两端的荧光分子以及融合在5 nmFtsZ蛋白两端的光控荧光蛋白，并且MITI可以实现精准的2-10 nm的距离测量。MITI为分子尺度的生物学过程的解析提供了一个有效手段，在分子尺度生物结构和距离的解析开辟了一条新的通道。
本工作得到了上海光机所启动基金支持。
图 1. MITI原理示意图。(a-d)单分子定位显微术(SMLM)的成像过程，分别为纳米结构标记示意图(a)，单分子定位分布(b)，基于单分子定位分布生成的超分辨图像(c)以及单分子定位精度的分布(d)。(e-j)MITI的成像过程，分别为纳米结构标记示意图(e)，双通道内的单分子定位分布(f)，基于单分子定位分布生成的超分辨图像(g)，单分子定位精度的分布(h)，MITI图像(i)以及双通道合并的MITI图像(j)。
