【計器ネット開発速報】8月12日、本校計器科学・工学学院譚久彬院士チーム趙唯淞教授らは浙江大学馮建東教授と協力し、超分解能顕微イメージング技術分野で画期的な進展を遂げた。研究成果は『化学反応発光超分解能イメージング』（Luminescent-reaction-enabled super-resolution imaging）と題して『自然』（Nature）に発表された。研究チームは外部光励起を必要としない超分解能イメージングの新技術を開発し、化学反応過程で発生した光信号をイメージング光源として利用し、化学反応内在の変動特徴を通じて超分解能情報を取得し、国際的に初めて化学反応発光特異性超分解能イメージングを実現した。本方法は根本的に光毒性、光損傷、自己蛍光干渉の制限を突破し、ゼロ背景、超長時間の連続動的生体超分解能イメージングを実現し、時間スケールにまたがる亜細胞構造の進展及び相互作用、微量分子超分解能検査などの生命科学と生物医学研究に新しい科学観測手段を提供した。

しかし、従来の超分解能イメージング方法は「光源照射−信号応答」の技術枠組みの上に構築され、高空間分解能を得ると同時に、光毒性、光漂白及び背景信号干渉などの問題を避けられず、長時間、高忠実、低摂動の生細胞動態連続観測を厳しい挑戦に直面させた。古典的な超分解能イメージングモデルをどのように突破し、より生体適合性、持続性、高品質の超分解能観測を実現するかは、早急に解決すべき重要な科学問題となっている。

上記の問題に対して、研究チームは化学反応発光に基づく超分解能イメージングの新しい方法（Luminescent Reaction-enabled super-resolution Imaging via Entropy-weighted correlation combined with Deconvolution，RIED）を提案した。従来の蛍光超分解能技術が外部光励起に依存するイメージングモードと異なり、RIEDは化学反応発光分子を用いて細胞内部構造に特異的な標識を行い、化学反応過程における光子ゆらぎ特性及び情報エントロピー分布規則に基づいて、高効率情報抽出と再構築アルゴリズムを設計し、これにより世界初の化学発光特異的超分解能イメージングを実現した。また、RIEDは伝統的な蛍光イメージングにおける光毒性、自己蛍光干渉の制限を突破し、近零背景の三次元超分解能サブ細胞構造ネットワークイメージングを実現した。研究チームはさらにマルチモード高効率反応発光イメージングシステムを構築し、電気化学発光（Electrochemiluminescence、ECL）、化学発光（Chemiluminescence、CL）と生物発光（Bioluminescence、BL）が異なるイメージングニーズに基づいて各種反応システムの優位性を発揮し、高感度分子検出から生細胞連続動態観測までのマルチシーン応用を実現し、生命科学研究に新たなブレークスルーチャンスをもたらす。

研究チームはRIEDを生細胞ミトコンドリア動態イメージングに応用し、連続41時間を超え、空間分解能100ナノメートルの無漂白安定超分解能イメージングを実現し、細胞内ミトコンドリアの長期運動と移動過程を完全に観測し、そして単ミトコンドリアレベルでミトコンドリアの細胞間移動の動力学特徴を定量的に分析し、長時間スケールでのミトコンドリア動態変化法則を明らかにするために重要な技術手段を提供した。同時に、RIEDは外部光干渉のない条件下で複雑な生命過程における細胞器と分子の挙動と進化規則を持続的に動的に観測するために新しいイメージングツールを提供した。

趙唯淞教授と馮建東教授は論文共同通信の著者であり、浙江大学博士後の朱文シン、博士大学院生のメリハリと本学器械学院博士大学院生の桂家輝は論文共同第一著者である。

この仕事は国家自然科学基金、国家重点研究開発計画、本校青年科学者工作室プロジェクトの援助を受けている。

参照先：哈工大学譚久彬院士チームが協力して化学反応発光超分解能イメージングの新方法を発明【引用期間：2026年8月14日】