2018精準醫(yī)學項目

精準醫(yī)學專項

深圳大學宋軍，楊志剛，林丹櫻2018.01.04一、指南的解讀“基于實時高空間分辨率和多模態(tài)圖像融合技術(shù)的臨床診療方案研究”制備特異性遺傳編碼熒光探針……（診療方案）高通量：能同時獲取的信息量大，效率高/視場大；高內(nèi)涵：能同時獲取的信息量多多模態(tài)：結(jié)構(gòu)+功能成像；實時：活細胞，動態(tài)，時間分辨率優(yōu)于1幀/秒（考核指標）；高分辨：超分辨成像，空間分辨率優(yōu)于50納米（考核指標）；開發(fā)高通量及高內(nèi)涵單細胞成像與定量分析技術(shù)及原理樣機特異性：生物定位精確度高熒光探針：熒光效率高，背景熒光低，耐光漂白，生物相容性好；探針制備成像方法臨床應(yīng)用二、擬開展工作“基于STED-FLIM的活細胞實時超分辨熒光壽命成像技術(shù)研究”STED超分辨成像熒光壽命成像分辨率可優(yōu)于50納米高分辨具有Confocal成像速度，可動態(tài)成像具有層切功能，可擴展到三維成像掃描式，便于與TCSPC-FLIM結(jié)合可獲取細胞微環(huán)境信息（pH值、粘度等）不直接依賴于強度，可定量分析（結(jié)構(gòu)成像）（功能成像）難點：高分辨要求高STED光功率樣品損傷、探針漂白實時（指南要求）多模態(tài)高內(nèi)涵（指南要求）二、擬開展工作“基于STED-FLIM的活細胞實時超分辨熒光壽命成像技術(shù)研究”發(fā)展適用于活細胞動態(tài)成像研究的STED-FLIM技術(shù)活細胞內(nèi)精確標記的新型熒光探針構(gòu)建STED-FLIM超分辨熒光壽命成像系統(tǒng)活細胞微結(jié)構(gòu)+微環(huán)境的實時超分辨成像構(gòu)建STED成像系統(tǒng)研究在低STED光功率下提高分辨率的方法基于STED及STED-FLIM成像應(yīng)用研究創(chuàng)新點：（1）基于光學自適應(yīng)技術(shù)（COAT）的STED像差矯正方法，優(yōu)化系統(tǒng)提高STED系統(tǒng)的分辨率(50nm)；（2）進行初步生物成像應(yīng)用研究，結(jié)合新型熒光探針實現(xiàn)低STED光能量下活細胞超分辨成像;（3）在前期基礎(chǔ)上，優(yōu)化系統(tǒng)與軟件，穩(wěn)定了STED-FLIM系統(tǒng)，成功實現(xiàn)STED-FLIM的生物成像應(yīng)用。COAT像差矯正-適用于任何復雜的像差環(huán)境STED超分辨成像STED-FLIM超分辨成像三、相關(guān)研究基礎(chǔ)1.STED超分辨成像及應(yīng)用ChemicalSocietyReviews,45（17）,4651-4667,2016.物理學報,66(14):148703

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2017.三、相關(guān)研究基礎(chǔ)Stimulatedemissiondepletion(STED)（a）STED超分辨成像系統(tǒng)搭建PhotonicsResearch.5(3):176-181,2017.Excitation:628/40nmEmission:692/40nmSTED:750nm激發(fā)光：635nm，皮秒脈沖擦除光：750nm，飛秒秒脈延時控制：激發(fā)光早150ps系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計及STED光效果STED成像系統(tǒng)搭建及控制＋＝激發(fā)光擦除光三、相關(guān)研究基礎(chǔ)（b）

活細胞STED超分辨成像應(yīng)用結(jié)合新型熒光探針，可以在低STED光功率下實現(xiàn)活細胞超分辨成像激發(fā)波長:514nmSTED光波長:592nm（待發(fā)表數(shù)據(jù)）三、相關(guān)研究基礎(chǔ)（c）STED超分辨成像系統(tǒng)的改進與優(yōu)化PhotonicsResearch,5(3):176-181,2017利用光學自適應(yīng)技術(shù)（COAT）進行像差矯正，進一步提高空間分辨率COAT相差矯正系統(tǒng)像差矯正前像差矯正后100m深度處點陣的像差矯正結(jié)果未矯正像差、矯正系統(tǒng)像差、矯正系統(tǒng)和樣品像差時的STED光點擴散函數(shù)比較XYXZ三、相關(guān)研究基礎(chǔ)Confocal、普通STED、COAT-STED用于小鼠心肌細胞成像時的效果對比STED超分辨成像系統(tǒng)的改進與優(yōu)化7μm19μm26μm成像深度利用光學自適應(yīng)技術(shù)（COAT）進行像差矯正，進一步提高空間分辨率三、相關(guān)研究基礎(chǔ)2.STED-FLIM超分辨成像強度光譜壽命三、相關(guān)研究基礎(chǔ)STED光功率對STED-FLIM成像效果的影響HeLa細胞微管蛋白的Confocal-FLIM和STED-FLIM成像效果對比HeLa細胞分裂過程的Confocal-FLIM和STED-FLIM成像效果對比（a）利用STED-FLIM獲取超分辨熒光壽命圖像初步應(yīng)用于細胞分裂過程研究，可實現(xiàn)1幀/秒的成像速度（待發(fā)表數(shù)據(jù)）三、相關(guān)研究基礎(chǔ)（b）利用FLIM進一步提高STED成像分辨率利用時間門控技術(shù)（短壽命區(qū)域比長壽命區(qū)域包含的STED信息少）基于軟件的時間門控技術(shù)三、相關(guān)研究基礎(chǔ)利用FLIM進一步提高STED成像分辨率利用邊緣效應(yīng)（待發(fā)表數(shù)據(jù)）改進后的STED系統(tǒng)實現(xiàn)熒光珠50nm、生物樣品60nm的分辨率三、相關(guān)研究基礎(chǔ)Thanksforyourattention!！四、科研團隊STORM超分辨成像應(yīng)用研究STORM超分辨成像活細胞STORM超分辨成像及相關(guān)應(yīng)用備注：其他可行成像方法多色及3DSTORM超分辨成像STORM超分辨成像系統(tǒng)完成了基于單分子定位的超分辨成像方案的設(shè)計和系統(tǒng)搭建，并進行初步的生物應(yīng)用研究通過將傳統(tǒng)單分子定位成像系統(tǒng)與斜入射激發(fā)照明方式相結(jié)合，可以在保證一定激發(fā)深度的同時提高成像對比度。STORM超分辨成像系統(tǒng)及光致閃爍原理1

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mResolution:35nm2μmFWHM=35nm成功構(gòu)建基于單分子定位的超分辨成像系統(tǒng)并用于細胞骨架成像STORM超分辨成像應(yīng)用研究SML-SRWide-fieldDeconvolutionCS-STORMWide-field(zoom)STORM(zoom)Deconvolution(zoom)zoomzoomzoom3BIIIIIIIIAIIICIIIAIAIIIB開發(fā)了新的熒光探針選擇性標記線粒體膜蛋白，獲得無氧化還原酶存在下活細胞STORM超分辨成像,使用壓縮感知及3B重構(gòu)獲得分辨率分別約為4