突破荧光局限的超多重成像技术……有望应用于空间组学和新药开发
无需荧光标记也能直接观测单个分子的下一代显微镜技术，已由韩国本土研究团队成功实现。该技术被评价为突破既有生物成像局限，有望为超多重分子分析和空间组学研究带来新的转折点。
韩国研究财团23日表示，由 Sim Sanghee·Woo Hanyoung·Park Seongnam 高丽大学教授组成的共同研究团队，开发出一种无需依赖荧光检测即可直接观测单个分子的“基于拉曼的单分子显微镜技术”。该研究已于今年1月29日发表在国际学术期刊《Nature Communications》上。
电子共振拉曼显微镜概述。通过抑制荧光的非荧光拉曼探针和双激光系统，可以区分不同分子。在拉曼成像中，以往在透射成像中无法区分的颗粒被清晰分离，并通过单分子的光漂白现象证明了真实的单分子检测。图片及说明 由高丽大学教授 Sim Sanghee 提供。
View original image突破荧光局限的“非荧光单分子观测”
在单分子尺度上观测生物分子运动的技术，被视为阐明疾病成因和开发新药的核心工具。然而，传统荧光显微镜的信号光谱较宽，可同时区分的分子数量有限，并且需要反复进行标记和清洗操作，存在明显局限。
拉曼光谱法利用分子特有的振动信号，具有较高分辨能力，但因信号较弱，难以实现单分子检测。研究团队为解决这一问题，将电子共振诱导拉曼散射（ER-SRS）技术与非荧光分子探针（RANMP）相结合。
尤其是，研究团队构建了可自由调节激光波长的“独立调谐双激光系统”，并应用几乎不发射荧光的分子探针，以抑制背景信号。其结果是，相比传统方法，拉曼信号被放大了200倍以上，在无荧光条件下成功实现了单分子检测。
研究团队进一步成功实现了可同时区分并观测两种不同分子的“双重成像”。他们能够分辨仅约17厘米⁻¹的微小拉曼频率差，从而证明了在复杂生物环境中可同时识别多种分子的可能性。
这一技术有望在一次性分析细胞内基因与蛋白质空间位置的“空间组学（spatial omics）”领域发挥重要作用。
作为研究负责人，Sim Sanghee 高丽大学教授表示：“我们利用分子振动信号，克服了传统荧光技术的光谱重叠问题，这项研究为超高分辨率成像提出了新的发展方向。”
研究团队计划今后开发具有更高生物相容性的拉曼探针和功能性分子库，将该技术拓展为可在活细胞内精确追踪与疾病相关分子的工具。
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