显微镜分析新技术提供细胞膜脂筏的精确图谱

大邱庆北科学技术学院物理与化学系Dae-ha Seo教授领导的研究小组成功开发了一种光学显微镜分析新技术——脂质-MAP，可以观察微观相分离在细胞膜中。

这项新技术将传统显微镜与纳米化学和机器学习相结合，有望为探索细胞信号传导如何在单分子水平上受到调节提供重要的实验策略。该研究发表在《分析化学》杂志上。

细胞被细胞膜包围，是所有生物体的基本组成部分。细胞膜中存在纳米级、微观的岛状脂质结构。该结构在生物分子、化学反应和信号传导之间的相互作用中起着至关重要的作用。然而，现有的观测方法很难直接观测结构。

利用金纳米探针和机器学习技术，Dae-ha Seo 教授领导的研究小组成功定量识别了纳米级的结构特性。通过表面等离子体共振现象，金纳米粒子具有明亮地散射光的特性。利用这一特性，研究小组实现了一个系统，可以通过将金纳米粒子与脂质分子结合来直接观察单个分子的运动。

通过引入基于机器学习算法的分析技术，研究团队检测到脂质分子在短时间内(0.01至0.1秒)运动的变化，从而成功识别了细胞膜的微相分离结构。

微脂岛结构也称为脂筏，已知主要由胆固醇和饱和脂质组成，它们在局部聚集。研究小组证实，结构的大小和性质是由细胞膜的分子组成决定的，并揭示它可以根据细胞膜中的胆固醇含量或其他各种环境因素而变化。

Seo教授表示：“这是第一个在大范围内实时成像脂筏的技术，其空间和时间分辨率非常出色。我希望研究结果能够成为从根本上理解细胞功能和疾病机制的基础，并将发展成为疾病的精准诊断技术。”