新型荧光染料：可用于超分辨率显微技术

荧光成像技术是生物学研究中一种必不可少的工具，用于活细胞和固定后细胞的蛋白定位和定量。使用传统技术（如共聚焦显微）时，成像的分辨率不但会受到显微镜的限制，还会受到衍射波长为 200 nm 左右的影响。在过去的二十年中，超分辨率显微技术 (SRM) 得到了长足的发展，包括光激活定位显微技术 (PALM) 和直接随机光学重建显微技术 (dSTORM)，其原理是“绕开”光的衍射极限，从而将分辨率大幅提高（最高可达十倍）。PALM 和 dSTORM 都是单分子成像技术，都是运用特定波长的光对单个荧光基团进行按序和重复的激活和失活。成千上万的荧光基团经过定位，然后通过数字技术重建为“超分辨率”图像。

在荧光成像技术中，需要使用明亮的荧光基团对生物分子进行精确标定。霍华德·休斯医学研究所 (HHMI) 旗下 Janelia Research Campus 的 Luke Lavis 实验室最近研发出了一系列基于罗丹明的荧光染料，被称为 Janelia Fluor^® 荧光染料，该项成果首次发表于 Grimm et al 2015 年的文章中。

该系列染料既可以用于传统成像技术，例如共聚焦显微，也可以用于超分辨率显微技术，包括 dSTROM。此外，还研发出了一系列可光激活的衍生物，可用于 PALM（参见 Grimm et al 2016）。

Janelia Fluor^® 料明亮度高，并具备光稳定性，更重要的是，这种染料具有细胞透性，能够用于活细胞成像。这种小分子荧光基团以 NHS 酯形式提供，可用于抗体，并可兼容自定义标记系统。Tocris 从霍华德·休斯医学研究所 Janelia Research Campus 获得了 Janelia Fluor^® 染料及其光激活衍生物的许可，在 2017 年将其推向市场。

图像为 α-actinin 染色后的 Wistar 大鼠心肌细胞，显示出周期性结构，位于肌节末端（Z 线）。使用 Janelia Fluor™ 549 进行宽场荧光成像（左），之后用 561 nm 激光照明，引导光调控效应，得到 dSTORM 超分辨率图像（右）。比例尺：1 µm。图像由英国埃克塞特大学 Christian Soeller 教授友情提供，拍摄人为 Alex Clowsley 和 Anna Meletiou。