原標(biāo)題：我科學(xué)家破解多細(xì)胞器成像難題
本報北京4月3日電（記者晉浩天）北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院席鵬團(tuán)隊聯(lián)合東方理工大學(xué)金大勇團(tuán)隊為活細(xì)胞內(nèi)多細(xì)胞器的成像難題帶來了重大突破，他們利用新技術(shù)新方法成功實現(xiàn)了15種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的同時成像。該方法打破了傳統(tǒng)多色成像的通道數(shù)量上限，為測繪活細(xì)胞內(nèi)多種亞細(xì)胞器互作圖譜提供有力工具。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然·通訊》。
“細(xì)胞是生命活動的基本單位，其內(nèi)部包含眾多細(xì)胞器，這些細(xì)胞器相互協(xié)作，共同維持細(xì)胞的正常功能。然而，由于細(xì)胞器的尺寸微小、動態(tài)變化迅速且種類繁多，對活細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的實時成像一直是科學(xué)界面臨的難題。”席鵬告訴記者，熒光染色是研究細(xì)胞器的重要工具，并多次獲得諾貝爾獎。與此同時，傳統(tǒng)的特異性熒光標(biāo)記技術(shù)雖能對三四種細(xì)胞器進(jìn)行成像，但隨著標(biāo)記數(shù)目的增加，容易出現(xiàn)光譜串?dāng)_和標(biāo)記不上等問題，嚴(yán)重阻礙了多細(xì)胞器互作的研究進(jìn)程。
為破解這一難題，研究團(tuán)隊采用“反其道而行之”的全新策略，即利用通用脂質(zhì)染料（如尼羅紅）標(biāo)記多達(dá)15種膜細(xì)胞器，結(jié)合光譜比率成像提取細(xì)胞器的“光學(xué)指紋”，并通過深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高精度分割與多色成像。“與傳統(tǒng)的圖像分割相比，基于深度學(xué)習(xí)的方法不僅速度快、準(zhǔn)確度高，還具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。通過對大量圖像數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，研究團(tuán)隊訓(xùn)練的一組深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DCNN）能夠自動識別細(xì)胞器的特征，從而實現(xiàn)對細(xì)胞器的快速分割和多路復(fù)用成像。”
“這一方法突破了傳統(tǒng)熒光成像的技術(shù)瓶頸，顯著提高了成像速度與通量，為活細(xì)胞器互作研究提供了全新工具。”席鵬表示，這一成果的出現(xiàn)，標(biāo)志著活細(xì)胞多細(xì)胞器成像技術(shù)邁入新階段。它不僅為細(xì)胞生物學(xué)研究提供了新的視角和工具，也為理解細(xì)胞器在健康和疾病中的作用提供了新的可能性。隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，科學(xué)家將有望更深入地探索細(xì)胞的奧秘，為醫(yī)學(xué)研究和疾病治療帶來新希望。