用phalloidin-ATTO643染色的COS-7细胞的肌动蛋白骨架，使用重新扫描共聚焦显微镜成像。资料来源:Beliu, Kurz & Sauer, RVZ
在19世纪中期，鲁道夫·魏尔肖(Rudolf Virchow)假设细胞是生物体最小的功能单位，细胞功能障碍会引发疾病。德国Würzburg大学Rudolf Virchow综合和转化生物成像中心(RVZ)生物技术主席兼发言人Markus Sauer说:“今天，我们正在使用荧光成像技术在更小的范围内，在人类基因组编码的数万种蛋白质和rna中寻找罪魁祸首。”“老话说‘眼见为实’支撑着我们的工作——我们正在可视化和检查导致疾病的分子因素。”
在过去的两年里，该中心经历了旋风般的发展，令人兴奋的工作正在进行中，以揭示疾病的基础机制。
高清晰视觉
随着该领域活动的爆发，RVZ将其中心研究重点转移到生物成像上。12个跨学科研究小组与临床研究人员联系，研究健康和疾病-使用超分辨率荧光显微镜和结构生物学(如冷冻电镜和x射线晶体学)的前沿技术。
在鲁道夫·魏尔肖中心准备生物成像。信贷:RVZ
绍尔提供了一个例子，说明生物成像创新有可能改变人们对人类健康的理解。他说:“如果我们能够解析突触的3D分子结构，从而可视化阿尔茨海默氏症和帕金森症期间的变化，这不是很神奇吗?”
RVZ的一个小组正在使用超分辨率显微镜和膨胀显微镜来研究血小板功能，以量化和可视化血小板膜蛋白。膨胀显微镜使用标准的共聚焦显微镜，但样品经过处理和浸泡过夜以扩大，因此更容易详细检查感兴趣的蛋白质。
另一个团队正在优化针对癌症的个性化免疫疗法。精确地观察CAR - t细胞疗法是如何起作用的是复杂的，但超分辨率荧光显微镜正在帮助RVZ的科学家了解并从而改进这种疗法。类似的荧光技术也被用于理解一种新的可控细胞死亡模式——这可能会在癌症治疗中产生新的概念。
绍尔说:“我们整合了各种类型的成像，以可视化从亚纳米到宏观尺度的基本生命过程。”Cryo-EM和x射线晶体学可用于破译参与泛素化的分子的功能——蛋白质被标记为降解——或可视化DNA修复机制的组成部分;这两者都与开发新的癌症疗法有关。
克服可视化挑战
较小的目标会给现有的用于标记样品的荧光探针带来规模问题。10纳米探针不适用于1到5纳米范围内的目标分子。该中心正在应用点击化学——一种获得2022年诺贝尔化学奖的方法，通过这种方法，分子构件快速有效地结合在一起——来优化单纳米范围内目标的可视化。
在活体动物模型中成像复杂的生物过程是另一个挑战。RVZ的科学家与马里兰州国家癌症研究所的合成化学家Martin Schnermann合作，正在试验红外范围内的荧光探针。这些用于深层组织成像，可以支持在活的有机体内实验。
Schnermann说:“我们正在将光学硬件和化学的进步与计算生物学和基因组学的进步联系起来。”“这是在成像领域工作的激动人心的时刻。”
绍尔相信，RVZ将成为一个可以与世界上任何地方相媲美的生物成像中心。我们热烈欢迎新的人才和创新的伙伴关系来实现这一目标。”
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