创新先锋｜飞入寻常百姓家——活细胞分子动力学可以如此简单
Release time: 2023-09-13
提出问题
✓ 蛋白在细胞核和细胞质之间穿梭，那么，它在细胞核和细胞质中的运动情况是是否有区别呢？
✓ 在无膜细胞器的研究中，液-液相分离的液滴是如何形成的，又如何与外界进行物质交换的？
✓ 随血液运输扩散到全身各处的物质分子，他们的运动情况是怎样的？
✓ 器官芯片中，微流控的微环境里，药物是如何流向类器官的？
……
解决问题
这些常见的分子动力学问题，对生命科学领域的研究人员可能是个复杂到挠头的问题。我们最常采用的实验手段，是精度和重复性都有很大局限性的FRAP实验，如果想获得更高精确性的结果，就要采用FCS技术，实验和数据处理的难度一下子指数型增长，让生物学家们望而却步。蔡司针对分子动力学研究的痛点，全新推出了一款简单易用，又能获得更多数据维度的工具——Dynamics Profiler。
传统的分子动力学研究手段的局限性在哪里？蔡司Dynamics Profiler又如何解决这些问题？让蔡司君来为大家一一解答吧！
传统的分子动力学研究手段：
FRAP vs FCS
▲ 利用FRAP研究分子扩散情况
目前使用最广泛的技术是FRAP(Fluorescence Recovery after Photobleaching，荧光漂白后恢复)，利用强光淬灭区域内荧光分子，再观察该区域荧光亮度的恢复情况来评估分子的运动状态。
但是，FRAP技术其实存在很大的局限性。
1、基于漂白的实验方法对于活细胞的光毒性很大，很难对同一个细胞进行重复操作。
2、由于漂白区域大小受到限制，实验精度不高。
3、漂白针对的是荧光基团而非目的蛋白本身，由于蛋白占位的影响，非移动组分对于数据的影响无法排除，影响结果准确性。
▲ FCS原理示意图
相对于FRAP，FCS（Fluorescence Correlation Spectroscopy, 荧光相关光谱）对于分子动力学的检测就精确很多。
FCS通过检测单个共聚焦检测体积内的分子荧光强度震荡，检测分子个数、分子扩散速度等分子动力学信息，相比于FRAP，FCS可以在非常小的区域定点检测，且可以在细胞的多个位置进行多次重复测量。
蔡司新技术 Dymanics Profiler
vs 传统FCS 技术
如此优秀的FCS技术，为什么生命科学领域鲜有人用呢？这主要是因为传统的FCS技术对于生物样品来说有一个先天不足，就是数据检测动态范围很低，明亮的活细胞样品无法直接采集数据，往往需要先漂白样品，使其荧光强度降低后才能测算，这对本就脆弱的活细胞很不友好，且获得数据后，还需要复杂的数据分析处理，严重阻碍了这项技术在生命科学领域的应用。
蔡司全新推出的Dynamics Profiler，是基于Airyscan 2检测器的FCS技术，利用Airyscan 2的32个GaAsP检测单元进行FCS检测，且无需复杂分析直接获取最终数据。
- Airyscan 2检测器具有高灵敏度和高动态范围，无需进行漂白即可对明亮的活细胞进行检测；
- 无需进行针孔校正就可以获得固定的检测体积，直接获得分子浓度和扩散速度数据；
- 利用Airyscan检测器的空间信息，获得分子扩散方向和液体流动方向的信息；
- 采用向导式的工作流程设置，操作十分简单便捷。
Dynamics Profiler：
让FCS技术“飞入寻常百姓家”
1. 向导式工作流程，内置数据质量评估功能，可直接获取最终数据，简单易用
2. 无需样品漂白，在信号明亮的活细胞样品中多点检测分子浓度和分子运动
▲ YPF标记哺乳动物细胞，传统的FCS技术对于信号明亮的细胞无法直接检测，而Dynamics Profiler可以直接检测明亮的活细胞样品。
3. 基于Airyscan检测器的空间位置信息，提供分子不对称扩散和液体流动的方向信息
▲ 利用Airyscan 2检测器的空间位置信息，检测分子不对称扩散
▲ 利用Airyscan 2检测器的空间位置信息，检测液体流动方向
蔡司LSM 800/900/980都可以支持升级Dynamics Profiler，您现有的设备也可以通过产品升级获得这一新功能。
无锡灵恩机电设备有限公司是蔡司工业测量代理，主要经营蔡司三坐标、蔡司3D扫描仪、蔡司工业CT以及蔡司工业显微镜等。电话热线：4009699806。
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