进入21世纪以来，超分辨显微成像技术的不断突破，为亚细胞尺度的生命现象研究提供了强有力的技术支撑。在各学科交叉融合的大背景下，科学家们逐渐深入探察到细胞内隐藏的精密图像，走进了分子原始活动的宏伟殿堂。尹延东和他的团队将以“IT+IT”（Imaging technique + Information technique）的手段，准确捕捉并理解分子的活动规律，还原出更清晰、真实的细胞世界。
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深圳湾实验室化学生物学研究所
特聘研究员
研究领域
尹延东课题组主要从事超分辨显微成像技术、图像深度挖掘技术、以及胞内生物单分子示踪技术的开发。课题组着力于通过融合光学成像、数据挖掘及数值优化、以及化学生物学的技术进步来探究生物大分子单分子水平下动态学过程的物理本质。
01 在纳米世界捕捉单分子
在科幻小说《三体》中，作者刘慈欣以天马行空的笔触描绘了一幅浩瀚宏大的宇宙图景，使得我们每每仰望头顶广袤而深邃的星空时，总平添了一丝敬畏。而宏观世界与微观世界的联系，似乎就在咫尺之间。如果以我们的眼睛为起点，随着科学的镜头不断推近观察，从皮肤、血管、血液、细胞，再到细胞核的深处，一张复杂而精妙的人类生命画卷也向我们徐徐展开。宏观世界的尽头，也是微观世界的起点。自本世纪初诞生了超分辨光学成像技术以来，科学家们渐渐“看”清了隐藏在细胞内的精密结构，对微观生命现象的观察和理解更进了一步。
超分辨显微成像技术被主流分为三大分支，一个是结构光照明，一个是基于STED（受激发射损耗）或者MINFLUX（最小荧光通量）点扫描技术，第三个，也是我们实验室目前工作的基础，就是单分子定位超分辨成像技术。打个比方，当许多分子密密麻麻堆叠在一起并同时发光时，我们看到的会是一个大的光团，很难分辨清楚每一个分子的位置以及它们是如何发光的；但如果我们通过某种方式，让每一个分子单独发光，我们就能准确捕捉每一个分子的精确位置，最终逐一击破，以极高的分辨率还原出它们分布的情况。
“看”清楚之后，还要“理”清楚。所以我们实验室致力研发的第二项技术就是通过统计或者基于统计的机器学习的方法来研究这些密集堆叠的分子的分布特征，它们到底是这样零散、杂乱无章地堆叠在一起，还是遵循着某种规律，形成了一定的形态和结构；如果说第一种技术Imaging technique(IT)的目的是定性地把图像看得“更清楚”，那么第二种技术Information technique(IT)的目的则是定量地把图像看得“更明白”。
02 在交叉领域“补课”新知识
高中的时候我属于比较偏科的学生，数理成绩还可以，但是政史地这些文科都是弱项，属于严重的“瘸腿”。但是后来为了高考还是硬着头皮给补上来了。考上大学之后依旧有些偏科，作为一个化学院的学生，化学成绩却一直不太理想，幸好数学和物理的底子扎实，所以也算能够勉强过关。后来幸运的是，我加入了赵新生老师的课题组。赵老师强调的是一个更加交叉的学术氛围，我的数理基础反倒派上了用场。
在赵老师课题组，我开始接触单分子探测的概念。当时对于我来说这完全是一个全新的领域：一方面，相比于传统的系综实验，单分子测量引入了随机过程、贝叶斯等这些平时只在课本上接触到的数理统计知识；另一方面，单分子探测对于仪器灵敏度和时间空间分辨率有更高的要求，也触发了我对仪器设计和开发的兴趣。
赵老师是一位严师，这个严并不是指为人严厉，而是说他在对待科学研究时的严谨认真。研究生的时候赵老师亲自带着我们做实验，从仪器、数据处理等各个方面孜孜不倦地指导大家，对于我们自己采集分析的数据，他往往掌握的比我们还要更清楚。这种细致入微、务实求真的科学态度对我影响很深，我很感激这段学习的过程，这也促使我后来选择了从事科研这条道路。
那时候面临得困难更多的是在相对交叉的领域，有时会感到对某些问题的前期知识储备非常匮乏。我的办法是通过从基础知识开始补课来克服这些困难。带着科学问题补课，学习效率也更高，虽然会短暂地耽误一些科研的进度，但从长远来看，这种各学科知识的大量积累对我的工作还是非常有帮助的。
03 在深圳湾构造新平台
来到深圳湾实验室将近一年的时间，我有三点很深的感触：第一是实验室从基础科研到技术转化再到重大疾病的这种全新的、立体化的部署，为处于不同维度的研究人员提供了充分的交叉融合的机会，更重要的是让我们接触到不同的研究思路，更有利于拓宽我们在科研上的vision；第二是实验室在扎根基础科研方面的远见，这种对基础科研高度重视，给予了科研人员更加自由的学术空间和更大力度的支持，保证我们能够沉下心来，回到科学问题本身去全力探索；此外，实验室行政团队高效的运行，为我们更快地进入科研工作的节奏提供了有力保障。
我们实验室研究方向的一个重要应用价值在于可以在细胞内原位的定量的分析生物大分子动态过程、相互作用机制，尤其是在相对密集的环境和分布中——比如在细胞核中的染色质及相关的诸如DNA复制、转录等许多重要生命过程。目前，我们已经自主搭建好了一套单分子定位超分辨显微镜和一套体外单分子动力学显微镜，正在完成配套软件的编写，希望能迅速测试并投入使用。今后我们还会在第三套仪器上去做一些技术开发和设计上的尝试，并努力构造一个全新的超时空分辨定量显微成像平台。
最后对我个人来说，还有个教书育人的小愿望，因此也在积极尝试组建一个有一定梯度的小规模团队，希望大家都对科研有热情，足够open-minded。我觉得做科研最重要的品质，第二是好奇心，第一是能够把好奇心坚持下去，也期待在这个团队中，不同领域的人可以互相启发借鉴，共同成长。
课题组长简介
尹延东博士在2008、2013年先后获得北京大学化学与分子工程学院学士和博士学位；随后在纽约大学医学院先后以博士后和研究员身份从事科研工作。目前在深圳湾实验室化学生物学研究所任特聘研究员，在北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院任助理教授。尹延东博士先前的科研方向包括癌细胞DNA复制监控与受抑响应的动力学模型、癌细胞DNA损伤修复的分子机制；超分辨显微成像、高内涵复杂超分辨图像挖掘技术的开发等。迄今以第一及通讯作者在Molecular Cell, Nature Communications, PNAS等杂志发表多篇研究论文。
荣誉奖励
2013 北京大学优秀博士毕业论文
2012 研究生国家奖学金
2012 塞拉尼斯奖学金
文字统筹 | 姬 二 鍮 鍮
绘画 | 白 白
视频 | 姬 二 鍮 鍮
编辑 | 鲍 啦
