De opkomst van superresolutie (SR) fluorescentiemicroscopie heeft de zoektocht naar nieuwe cellulaire substructuren en dynamische tussenproducten verjongd. Echter, beperkt door het brede emissiespectrum van fluoroforen en overmatige fototoxiciteit, SR-fluorescentiemicroscopie kan alleen worden gebruikt om een ​​handvol biomoleculen tegelijkertijd te markeren en is niet in staat om een ​​holistische kaart van de cellulaire omgeving en het landschap te bieden.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , wetenschappers van het State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Peking Universiteit, China, Staatssleutellaboratorium voor membraanbiologie, Beijing Key Laboratory of Cardiometabolic Molecular Medicine, Instituut voor Moleculaire Geneeskunde, Peking Universiteit, China en collega's ontwikkelden SR-fluorescentie-ondersteunde diffractie computertomografie (SR-FACT), die labelvrije driedimensionale optische diffractietomografie (ODT) combineert met tweedimensionale fluorescentie Hessische gestructureerde verlichtingsmicroscopie. De ODT-module is in staat mitochondriën op te lossen, lipide druppeltjes, het kernmembraan, chromosomen, het tubulaire endoplasmatisch reticulum en de lysosomen. Met behulp van dual-mode gecorreleerde live cell imaging voor een langere periode, ze observeerden nieuwe subcellulaire structuren genaamd dark-vacuole bodies (DB's), waarvan de meeste afkomstig zijn uit dichtbevolkte perinucleaire gebieden, en intensief interageren met organellen zoals de mitochondriën en het kernmembraan voordat ze uiteindelijk instorten in het plasmamembraan. Dit werk demonstreert de unieke mogelijkheden van SR-FACT, wat suggereert dat het breed toepasbaar is in de celbiologie in het algemeen.

SR-FACT visualiseert zowel het cellulaire landschap als de moleculaire identiteit van levende cellen. Een nieuw algoritme genaamd het vector iteratieve zoekalgoritme (VISA) werd ontwikkeld om 3D-beeldreconstructiefouten te minimaliseren onder een tomografisch scanschema met hoge snelheid met kHz-snelheid. Als resultaat, SR-FACT kan tegelijkertijd een maximale beeldsnelheid gebruiken om de dynamiek in levende cellen vast te leggen en om voldoende fotonenflux te behouden voor maximale gevoeligheid. In het SR-FACT-systeem, de ODT-module bereikte een laterale resolutie van ~200 nm bij een volumetrische beeldsnelheid van 0,8 Hz (40×40×20 m ³ ). Hessische 2-D-simkaart, die SR-beeldvorming mogelijk maakt tegen een fractie van de fotondosis die wordt gebruikt door conventionele SIM, werd gebruikt om de interpretatie van structuren waargenomen door de ODT-module te begeleiden. Door dual-mode gecorreleerde beeldvorming uit te voeren in COS-7-cellen, ze losten zes bekende organellen op zonder labeling:het tubulaire endoplasmatisch reticulum (ER), mitochondriën, late endosomen/lysosomen (LE's/LY's), LD's, het kernmembraan en chromosomen. Al deze gegevens benadrukken het unieke voordeel van SR-FACT bij het bestuderen van het organel-interactoom. Bovendien, ze observeerden ook gevacuoleerde structuren met een neutrale pH die voornamelijk vloeistof in het lumen bevatten. Urenlange time-lapse live cell SR-beeldvorming in combinatie met kwantitatieve analyse onthult de onconventionele handelsroutes en onmisbare rollen van vacuolen bij het organiseren van het organel-interactoom, dit alles suggereert dat ze voorheen niet gewaardeerde organellen vertegenwoordigen.