光开关荧光蛋白(RSFP)是一种可以通过调制激光，以可逆方式开关的荧光蛋白。利用RSFP在不同采样时间点的不同荧光状态(开或关)，对每个像素的荧光信号进行时间或空间相关性分析，可以显著提高图像的信噪比和对比度。超分辨率光学波动成像 (SOFI)及其变体光致变色随机光学波动成像(pcSOFI)，利用可逆光开关荧光蛋白(RSFP)的随机光开关的延时图像进行了荧光涨落相关分析，是超高分辨率成像的重要工具。相对于其它基于复杂光学系统的成像方法（例如SIM、STED等），pcSOFI无需复杂的光学设备或专业知识，可通过计算图像序列的n阶自相关累积量，实现倍数分辨率的提升。同时SOFI比PALM/STORM更快，适用于一系列活细胞SR成像应用。然而，pcSOFI通常使用500-2000帧来重建具有可接受保真度的SR图像，这限制了SOFI成像在活细胞中的应用。减少重构的原始帧数可以提高pcSOFI的时间分辨率，但代价是波动的累积不足，导致空间分辨率降低、信息丢失和不连续伪影。

　　2023年4月7日，金沙集团1862cc徐平勇课题组在《Fundamental Research》杂志在线发表" SOGO-SOFI, light-modulated super-resolution optical fluctuation imaging using only 20 raw frames for high-fidelity reconstruction"文章。该研究提出了一种通过调制RSFP的光学开关来产生荧光图像变化的新方法，从而产生荧光涨落，以改善单位时间单位像素上的荧光涨落信号，提高pcSOFI的分辨率。研究策略是首先将所有荧光分子调制到激活状态，然后在记录荧光信号的过程中依次异步关闭它们，从而得到具有不同数量和荧光分子局部分布的图像时间序列。荧光分子分布随时间变化产生较大的荧光波动，可以显著增加单位时间内单个像素波动的积累，从而提高SOFI的时间分辨率，减少最终重建SR图像的不连续。

　　该研究利用内质网的活细胞成像表明，与pcSOFI相比，SOGO-SOFI能够提高10倍的时间分辨率(100 fps)并且产生更少的伪影。此外，SOGO-SOFI与Airyscan的结合进一步将图像Airyscan的分辨率从140 nm提高到91 nm，提高了1.5倍。最后通过哺乳动物细胞中核仁蛋白的双色成像和厚脑切片(20.6 um)中内质网结构的深度成像进一步证明了SOGO-SOFI的能力。

图1：SOGO-SOFI设计流程图

　　金沙集团1862cc徐平勇课题组张名姝研究员和徐平勇研究员为本文的共同通讯作者，薛福东助理研究员和贺文婷工程师为共同第一作者。该研究得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金和中科院先导专项等经费支持。

　　文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325823000882?via%3Dihub

（供稿：徐平勇研究组）