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在细胞天然状态下对其内部结构组织进行成像，对于理解分子组分之间的排列与相互作用如何产生生物学功能至关重要。荧光显微镜是提供实空间成像分子特异性的关键技术之一，然而该技术仅限于对已标记组分进行成像。相反，X射线对电子密度衬度敏感，因此适用于无标记样品，并在倒易空间中探测结构。尤其是，扫描小角X射线散射（SAXS）结合了实空间与倒易空间的信息，并且由于X射线具有较强的穿透能力，能够对完整细胞进行研究。以协同方式结合这两种成像模态有望为细胞成像提供强有力的工具，但由于这些互补方法所引入的不同要求，这种结合仍然具有挑战性。 在此，我们提出了一种相关成像平台，该平台将模块化、紧凑且兼容束线的荧光显微镜与扫描SAXS集成在一起，从而能够对相同的细胞区域进行快速顺序成像。我们开发了一种专用的微流控流动腔室，使得测量能够在水合的、接近天然的条件下进行。我们通过研究两种不同但具有重要意义的细胞组分来展示该方法的效用，即上皮细胞中有助于细胞力学性质的粗大角蛋白束，以及心肌细胞中产生力的肌动蛋白-肌球蛋白系统。采用经调整的数据分析方法后，我们发现基于荧光获得的取向图与基于SAXS获得的取向图之间具有良好的一致性。 这一结果表明，SAXS这种无标记方法能够捕捉整个细胞内的细胞骨架组织，并且可以与互补荧光成像所提供的特异性分子信息直接关联，而且这一切是在具有生理相关性的细胞环境中实现的。我们的工作确立了一种用于细胞结构多模态成像的通用策略，并为研究药物作用及化学操控实验影响下的活细胞开辟了新的途径。
对处于天然状态下的细胞内部结构组织进行成像，对于理解分子组分之间的排列与相互作用如何产生生物学功能至关重要。荧光显微镜是提供实空间成像分子特异性的关键技术之一，然而，该技术仅限于对已标记组分进行成像。相反，X射线对电子密度对比敏感，因此适用于无标记样品，并在倒易空间中探测结构。特别是，扫描小角X射线散射（SAXS）结合了实空间与倒易空间的信息，并凭借X射线较高的穿透能力，能够实现对完整细胞的研究。以协同方式结合这两种成像模态，有望为细胞成像提供强有力的工具，但由于这些互补方法带来的不同要求，这一结合仍然具有挑战性。本文提出了一种相关成像平台，将模块化、紧凑且兼容同步辐射束线的荧光显微镜与扫描SAXS集成，从而实现对相同细胞区域的快速序贯成像。我们开发了一种专用微流控流动腔室，使得能够在水合的、近天然条件下进行测量。我们通过研究两种不同但具有重要意义的细胞组分，展示了该方法的实用性，即：有助于细胞力学性质的上皮细胞中较粗的角蛋白束，以及心肌细胞中产生力的肌动蛋白-肌球蛋白复合体。通过采用经调整的数据分析方法，我们发现基于荧光成像得到的取向图与基于SAXS得到的取向图具有良好一致性。这一结果表明，SAXS这种无标记方法能够捕获整个细胞范围内的细胞骨架组织，并且能够与互补荧光成像所提供的特异性分子信息直接关联，而且这一切都是在具有生理学相关性的细胞环境中实现的。我们的工作建立了一种用于细胞结构多模态成像的通用策略，并为研究药物作用及化学操控实验影响下的活细胞开辟了新途径。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.04.730059v1?rss=1
🏷️ 关联成像 荧光显微镜 扫描SAXS 细胞骨架 微流控 多模态成像