8月3日上午，中国科学院生物物理研究所李栋研究员应邀做客深圳湾实验室，带来题为“多模态结构光超分辨显微镜技术开发与应用”的技术讲座。讲座由深圳湾实验室生物影像平台高级工程师孙正龙主持，实验室特聘研究员彭琴、侯尚国、尹延东及各个课题组科研人员代表参与讲座。

多模态结构光超分辨显微镜技术开发与应用技术讲座现场

报告中，李栋研究员以光学显微镜在生命科学研究中的优越性为开篇，讲述了当代几类超高分辨技术的简单原理及主要问题，指出在获取超分辨图像时因需要高激发功率且图像采集时间长，导致了高时空高精度研究细胞生命活动追踪的研究出现瓶颈。李栋研究员及其团队首创的条纹激活非线性结构光显微镜不仅能突破物理分辨极限，而且在提高成像速度的同时又减少了光毒性。他们开发出多模态结构光超分辨显微镜以及晶格光片超分辨显微镜系统，集成了TIRF-SIM、GI-SIM、Nonlinear-SIM、3D-SIM等在内的多种成像模式，实现了在活细胞条件下对多种生物过程进行高速、多色、长时程超分辨成像。此外，他们自主开发的人工智能神经网络算法：傅立叶域注意力卷积机制的特征图提取方法，可以实现在较低信噪比成像条件下获得与传统超分辨显微镜技术媲美的成像效果。

高时空分辨率GI-SIM成像揭示的内质网络动态¹

李栋研究员在讲座中还展示了其与各大高校和研究机构合作，利用他们研发的超高分辨技术发现的微观生命现象，比如最新利用GI-SIM技术观察到在细胞内线粒体拟核随着动态管化过程定位到细管尖端，通过对内质网、线粒体和线粒体拟核同时成像，发现起始于内质网与线粒体互作位置的动态管化过程可以介导线粒体拟核的主动运输²。让在场的老师不仅仅全方位的了解了超高分辨技术的原理，更体验了一场微观世界的视觉盛宴。

深圳湾实验室生物影像平台作为高精尖技术支撑平台的子平台，致力打造跨尺度联合成像系统，拟融合光学显微成像技术、电子显微成像技术、X射线成像技术、CT成像技术、核磁成像技术等多种前沿成像技术，解析微观结构与宏观个体生命活动之间的联系，精准描绘生命活动的基本原理和疾病的发生发展机制。

撰稿 | 平台部生物影像平台 孙正龙

编辑 | 白 白

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嘉宾简介

李栋

中国科学院生物物理研究所研究员，博士，博士生导师

李栋研究员2006年毕业于浙江大学光电信息工程学系，获工学学士学位；2011年毕业于香港科技大学获电子与计算机工程学系，获博士学位；2011-2015年在美国霍华德休斯医学研究所从事超分辨显微镜技术开发的博士后研究。目前，李栋研究员从事光学显微成像技术的开发与生命科学应用研究，特别是开发适于活体、高速、长时程、低损伤的超分辨荧光显微镜成像技术。首创了条纹激活非线性结构光显微镜、掠入射结构光超分辨显微镜，以及傅立叶域注意力深度学习超分辨成像等技术方法。代表性工作发表在Cell、Science、Nature Methods、Nature Cell Biology、Molecular Cell、Developmental Cell等期刊。研究成果“掠入射结构光超分辨成像技术发展与应用（Cell, 2018）”入选2019年度中国十大科学进展。

参考文献

1. Guo Y, Li D, Zhang S, Yang Y, Liu JJ, Wang X, Liu C, Milkie DE, Moore RP, Tulu US, Kiehart DP, Hu J, Lippincott-Schwartz J, Betzig E, Li D. Visualizing Intracellular Organelle and Cytoskeletal Interactions at Nanoscale Resolution on Millisecond Timescales. Cell. 2018 Nov 15;175(5):1430-1442.e17. doi: 10.1016/j.cell.2018.09.057.

2. Qin J, Guo Y, Xue B, Shi P, Chen Y, Su QP, Hao H, Zhao S, Wu C, Yu L, Li D, Sun Y. ER-mitochondria contacts promote mtDNA nucleoids active transportation via mitochondrial dynamic tubulation. Nat Commun. 2020 Sep 8;11(1):4471. doi: 10.1038/s41467-020-18202-4.