【科学城“十四五”重大突破】给细胞切片装上“导航系统”，实现原位精准成像
日期：2025-12-19
来源：怀柔科学城管委会
细胞内部的分子世界，犹如一片充满未知的野生丛林。利用冷冻电镜在“原位”观察分子，好比人类观察野生动物：在自然环境中远比在动物园中更真实、更准确，但也更具挑战。为实现这一目标，科学家发展了冷冻电子断层成像技术。然而，由于电子束只能穿透约200纳米厚的生物样品，必须对细胞进行减薄处理——相当于用一把锋利的“刀”从细胞中切出薄片以供研究。但如何精准切出含目标分子的区域？
经过多年攻关，中国科学院生物物理研究所团队为这把“刀”装配了一套“导航系统”，成功研发出冷冻荧光导航减薄技术。通过荧光定位目标分子，实现精准切片。本期科学城“十四五”重大突破系列报道将带您一探究竟↓
本期成果
集成式冷冻光电融合聚焦离子束系统
突破时刻
中国科学院生物物理研究所依托成像设施建设，研制出集成式冷冻光电融合聚焦离子束系统（cryo-CLIEM）。这套系统将激光共聚焦显微镜集成到商业化双束电镜中，成功实现了双束电镜内冷冻三维多色荧光成像，并设计了基于冷冻电镜多样品杆的独特冷冻样品传输方案，以便捷高效地开展靶向样品减薄制备。
低温聚焦离子束（cryo-FIB）减薄是近年来发展出的主流冷冻生物样品制备技术，然而其存在一个难以克服的瓶颈，只能通过随机加工，保留约200纳米厚的切片样品，无法针对特定目标进行定点减薄。为突破这一瓶颈，研究团队开发了全新荧光导航FIB减薄流程，首次提出“虚拟切片”概念，巧妙利用三维图像投影方法，生成FIB切割角度对应的二维光学图像，显著提高了荧光导航FIB减薄的效率和成功率。
CLIEM系统不仅可以在拥挤的细胞环境中精确识别最佳切割位点，还可对孤立细胞事件进行精准切割，可广泛应用于各种细胞器、生物大分子复合物、病毒等研究对象的定点减薄，有助于推动原位细胞生物学的发展，为生命健康、医学研究与生物技术创新提供坚实支撑。
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