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OLYMPUS品牌力量--讲述诺贝尔奖的故事

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2016/12/9     浏览次数:    

2016 年诺贝尔生理学与医学奖细胞自噬与显微镜的关系

    奥林巴斯公司一直致力于生命科学领域的开发和研究,为人类的健康保驾护航。在较近揭晓的 2016 度诺贝尔生理学与医学奖中,大隅良典(Yoshinori Ohsumi)教授凭借其在细胞自噬机制方面的突出成就一举获奖。而他使用的正是 OLYMPUS 的显微镜(IX71,IX81 和FV1000)和 TIRF 物镜(图 1)。那么,奥林巴斯显微镜与细胞自噬机制有何关系呢?细胞自噬机制又与显微镜未来的市场需求有何关系?


图 1

1)细胞自噬

    细胞内部有一种很小的细胞器叫溶酶体,它含有多种酶类能够消化蛋白质、碳水化合物和脂质。而“天资聪慧”的细胞能将细胞内的大型的“货物”运输到溶酶体中进行分解,靠的就是自噬体(图 2),自噬体是一种囊泡,形成后可吞入蛋白和细胞器,然后与溶酶体融合,进而将吞入物降解,为细胞提供大量的营养物质以及消除受损的蛋白质和细胞器。

图 2

2OLYMPUS 显微镜的作用

    酵母细胞常被用做人类细胞模型。但因为它很小,在显微镜下它们的细胞器并不容易分辨出来。大隅良典教授创造性地提出:通过饥饿刺激,打断细胞物质自噬过程,从而在奥林巴斯倒置显微镜下观察到快速聚集起地、大量未能被降解的小型囊体——自噬体(图 3(a))。研究自噬体前体是搞清自噬体分子机制的基础。自噬体前体在很多细胞器中存在并快速移动,如何能够准确地抓拍并快速记录这些自噬体前体呢?如何分辨哪些是通过饥饿等外界刺激形成的新的自噬体前体呢?高速扫描(10~20ms/帧)、荧光标记和高分辨率技术必不可少。大隅良典教授采用同步双色荧光成像的方法,基于奥林巴斯 TIRF 的 HILO 技术,成功地捕捉到运动地自噬体前体,并通过荧光方法显示出来,为后来确认细胞自噬机制打下实验基础。

    基因突变的细胞形貌可能会发生变化,在相差观察模式下,奥林巴斯研究级倒置显微镜好地呈现出 Atg13 突变时细胞膜和细胞内部的变化(图 3(b))。荧光标记方法让人们可以观察细胞内部分子的位置或运动情况。光学分辨极限约为 220nm。那么理论上,较小放大约 145 倍才能可看清单个荧光分子。借助奥林巴斯好的倒置显微镜和独有的 150X 高数值孔径 TIRF 物镜(UAPON 150XO, NA/1.45),细胞内部的晶体结构一览无余(图 4),而 ATg14与 ATg17 的共定位点也清晰可见(图 5 箭头所示),这些高分辨率的清晰照片为较终确认细胞自噬机制提供了直接证明。



图 3(a)                                  图 3(b)

图 4

图 5

3)自噬的意义

    在包括人类细胞的哺乳动物细胞中也运行着几乎同样的自噬机制。自噬作用在许多生理过程中都扮演着极为关键的作用:自噬能快速地为体内能量提供燃料,消灭掉入侵的细菌和病毒;,细胞利用自噬机制消除受损的蛋白质和细胞器,还影响着胚胎的发育和细胞变异。更重要的一点,自噬是一种高质量的控制机制,对于许多老年疾病甚至肿瘤的治疗至关重要。

4)未来的显微镜市场需求

    奥林巴斯拥有业界顶级的高品质光学显微镜和较高分辨率的物镜。近年来,许多诺贝尔奖得主都在奥林巴斯光学仪器的帮助下取得了非常好的实验结果。这些已有成果使奥林巴斯在医学、生物学、化学以及光学等领域有着极其广阔的市场前景。大隅良典教授的自噬实验或许给我们一些启示:已有并将会有越来越多的国内学者将持续关注自噬机制的研究以及相关的临床应用。因此,医学、肿瘤学、材料学等领域的用户对于显微镜的需求量将会增加,对高分辨、共聚焦、双光子等高端设备的采购欲望也将更加强烈。奥林巴斯将积极配合和持续关注细胞自噬以及相关方面的研究,为专家学者提供更好的仪器平台和技术支持,为人类健康事业添砖加瓦。我们希望以此次诺贝尔奖为契机,对国内开展自噬方向研究的客户名单进行统计,分析和整理。也希望大家继续积极地走访用户,掌握更准确地第一手资料,将用户的资料和需求及时反馈给我们,以便更好地进一步开拓国内市场。

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