对于使用高分辨率荧光显微镜的研究人员来说，这是一个好消息： 生物兼容分子标尺尺首次可用来校准最新的超分辨率显微镜方法。超分辨显微镜的最新进展使光学分辨率达到了几纳米，与细胞分子的大小相当。然而，由于缺乏能够在纳米级距离上进行精确染料标记的生物分子参考系统，因此在多蛋白复合物等细胞成分上验证这种分辨率一直是个挑战。

PicoRuler： 基于蛋白质的分子标尺可以在现实条件下测试最新超分辨率显微镜方法在亚 10 纳米范围内对生物分子的光学分辨率。图片来源：Gerti Beliu，DALL-E 3 /维尔茨堡大学

由德国巴伐利亚州维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学（JMU）鲁道夫-维尔乔中心（Rudolf Virchow Centre - Center for Integrative and Translational Bioimaging）的 Gerti Beliu 博士和 Markus Sauer 教授领导的科学家团队现在提供了一个转折点。他们在《先进材料》杂志上发表了新型生物兼容分子尺 PicoRulers（基于蛋白质的成像校准光学尺）。

研究小组利用基因代码扩展和点击化学，成功构建了这些定制的分子尺。它们可在荧光显微镜中用作精确的生物分子参考结构。

PicoRulers 基于由三部分组成的蛋白质 PCNA（增殖细胞核抗原），它在 DNA 复制和修复中发挥着核心作用。通过在精确定位的位置上引入非天然氨基酸，这种蛋白质已被改性，使荧光染料或其他分子能够以最小的连接误差特异性地点击到它上面。

这样，研究人员就能在精确定义的细胞生物分子上以前所未有的精度测试最新超分辨率显微镜方法的分辨率。

Markus Sauer 热情洋溢地表示："能够在亚 10 纳米水平上解析真实的生物结构，标志着生物成像技术进入了一个新时代。与以前使用的人造大分子相比，我们的 PicoRuler 不仅具有生物兼容性的特点。它们还能在现实条件下实现无与伦比的测试分辨率精度。"

"这项技术的应用范围远远超出了传统显微镜的界限。"Gerti Beliu 解释说："我们的 PicoRulers 不仅是更精确测量的工具，还为更深入、更详细地研究细胞内发生的复杂过程打开了大门。"

从长远来看，PicoRulers 的进一步发展可能会改变具有分子分辨率的生物和医学成像。PicoRuler 首次实现了在生物样本上验证和提高新的超分辨率显微镜方法的分辨率潜力。这使它们成为未来阐明细胞中生物分子的分子组织和相互作用的宝贵工具。