京都大学iCeMS（物质-细胞统合系统基地）藤原敬宏特定副教授、冲绳科学技术大学院大学（OIST）楠见明弘教授、株式会社Photron竹内信司先生等人组成的研究团队，开发出了拥有识别单个荧光分子的灵敏度，能够以每秒3万帧的速度进行拍摄的显微镜相机。相关成果已刊登在《The Journal of Cell Biology》上。
图1 （左）在每秒1万帧的速度下观察到的构成细胞膜的磷脂分子（芭蕾舞者）的单分子运动（荧光标记）。轨迹按每个隔室以不同颜色区分。（右）细胞膜分子运动控制的基本模型。名为肌动蛋白的纤维状高分子形成立体网架结构。肌动蛋白丝起着“栅栏”的作用，与栅栏相连接的“哨兵”蛋白共同将细胞膜分隔成许多隔室。（©2023 Journal of Cell Biology、供图：京都大学）
人们认为细胞内的分子会进行高速移动、聚集或分离，但要想实际观察到这些运动却非常困难。研究团队花费10年时间开发出了新型超高速、超高灵敏度相机。
用该相机拍摄细胞膜分子后发现，细胞膜分子虽然被限制在一个特定的区域，但其运动非常活跃，偶尔会跨越边界扩散。研究人员发现细胞膜不是单纯的液体，而是在所有面上被肌动蛋白丝分隔成多个隔室。
过去，用超分辨率荧光显微技术拍摄一张图像需要5分钟，但使用本次开发的摄像头可将拍摄时间缩短至10秒左右。这使得首次以超分辨率精度观察活细胞中的细胞内结构成为可能。
细胞膜上有一种名为粘着斑的相当于细胞的脚的结构，与癌细胞的转移等密切相关。通过该摄像头，可以了解超分辨率图像时刻变化的样子，以及分子在其中群舞的样子。
藤原副教授表示：“目前除京都大学、OIST、岐阜大学外，新加坡及班加罗尔（印度）也配置了该相机，未来希望更多研究人员能够使用它。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Journal of Cell Biology
论文：Development of ultrafast camera-based single fluorescent-molecule imaging for cell biology
DOI：10.1083/jcb.202110160
杂志：Journal of Cell Biology
论文：Ultrafast single-molecule imaging reveals focal adhesion nano-architecture and molecular dynamics
DOI：10.1083/jcb.202110162
