今年*期《Nature Methods》評出了2015的年度技術(shù)——單顆粒冷凍電鏡（cryo-EM）。除此之外，該雜志還對一些熱門技術(shù)進(jìn)行了一番展望，包括細(xì)胞內(nèi)蛋白標(biāo)記、光遺傳學(xué)、高度多重成像、亞細(xì)胞圖譜分析等等。
熒光化學(xué)染料相對較小，具有很好的光物理性質(zhì)和光譜跨度。這些特性使熒光染料特別有吸引力，有望替代熒光蛋白進(jìn)行蛋白標(biāo)記。研究者們正在積極開發(fā)相應(yīng)的工具，在活細(xì)胞中用染料標(biāo)記目的蛋白。
對于絕大多數(shù)應(yīng)用來說，熒光染料需要能夠?qū)崿F(xiàn)特異性的標(biāo)記?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些工具能做到這一點(diǎn)，比如SNAP和Halo標(biāo)簽、FlAsH和ReAsH、和hexahistidine標(biāo)簽。這些工具主要使用能特異性結(jié)合相應(yīng)染料的小蛋白或多肽，對靶蛋白進(jìn)行標(biāo)記。還有一種方法是在蛋白翻譯過程中摻入非天然氨基酸，這些非天然氨基酸本身就發(fā)熒光，或者可以通過點(diǎn)擊化學(xué)（click chemistry）發(fā)出熒光。
雖然這些方法越來越受歡迎，但它們也遇到了一些問題。舉例來說，熒光染料在多重成像中用處有限，能跨越活細(xì)胞膜的染料標(biāo)記效率低、數(shù)量少、質(zhì)量差。這類染料的開發(fā)目前是一個(gè)相當(dāng)活躍的研究領(lǐng)域。毫無疑問，未來人們將大大增強(qiáng)熒光染料的標(biāo)記效率，這會(huì)進(jìn)一步提高定量成像的能力?？捎萌玖蠈⒌玫斤@著改進(jìn)，這會(huì)增加多重化，減少成像所需的光。全新的蛋白標(biāo)記方法也將出現(xiàn)在人們眼前。
特異性蛋白標(biāo)記有助于在固定細(xì)胞和活細(xì)胞中進(jìn)行超高分辨率成像。當(dāng)分辨率接近幾十納米的時(shí)候，標(biāo)記造成的問題就會(huì)凸現(xiàn)出來。舉例來說，用抗體進(jìn)行標(biāo)記會(huì)使目標(biāo)結(jié)構(gòu)增加約10nm，而二抗會(huì)進(jìn)一步增大檢測目標(biāo)。為了解決這一問題，不少研究者正在開發(fā)納米抗體（nanobodies）。納米抗體是來自駱駝的小抗體片段，是人們用基因工程方法克隆駱駝重鏈抗體可變區(qū)得到的單域抗體。與傳統(tǒng)IgG抗體相比，納米抗體具有分子質(zhì)量小、容易生產(chǎn)、穩(wěn)定性好、抗原結(jié)合力高等特點(diǎn)。
我們相信，新的一年會(huì)有更多更好的蛋白標(biāo)記策略涌現(xiàn)出來，讓顯微成像登上一個(gè)新的臺(tái)階。