Nature Methods丨细胞化学的时空成像——细胞器代谢的振动乐章

背景：细胞器是代谢反应的核心场所，但现有技术难以在活体原位直接解析单个细胞器的化学组成；传统荧光成像缺乏化学特异性，而振动光谱又缺乏细胞器选择性。研究目的：开发一种能同时获取荧光成像的细胞器选择性与振动光谱的化学特异性的新型成像技术，以在活体中以细胞器为单位读取其化学组成和代谢状态。结论：王萌和程继新团队在Nature Methods报道了红外光热调制荧光显微（FILM）技术，通过中红外光激发分子振动产生温度变化，调制邻近温度敏感荧光分子的发射强度，从而将振动光谱信息编码到荧光信号中。该技术结合光学时间门控和自监督降噪算法，成功实现了活体细胞器尺度的化学成像。利用FILM，研究人员发现同一细胞内不同溶酶体存在显著的代谢异质性；在秀丽线虫衰老模型中，溶酶体在成年第4天即出现脂质降解的断崖式下调，且通过过表达溶酶体脂酶可延长寿命。此外，该技术在溶酶体储存疾病模型中揭示了不同代谢变化的特异性和关联性。FILM将细胞生物学从“基于标记的观察”推进到“基于化学组分的解析”，使细胞化学成为可能。