大視野單分子超分辨系統(tǒng)助力胰腺激素分泌調(diào)控的關(guān)鍵研究

在細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等前沿研究領(lǐng)域，分辨率不足、流程繁瑣、數(shù)據(jù)碎片化一直是制約科研突破的核心痛點(diǎn)。傳統(tǒng)成像技術(shù)難以捕捉納米尺度的分子細(xì)節(jié)，而復(fù)雜的樣品制備、設(shè)備兼容難題和低效的數(shù)據(jù)分析，更讓科研人員陷入   “耗時耗力卻難出成果” 的困境。法國Abbelight公司的大視野單分子超分辨系統(tǒng)，以 “全流程一站式解決方案” 打破行業(yè)壁壘，兼容現(xiàn)有設(shè)備、操作簡單高效、成像精準(zhǔn)，從樣品制備到深度分析全程護(hù)航，讓納米級科研探索不再受限！

值得一提的是，英國牛津糖尿病、內(nèi)分泌學(xué)和新陳代謝中心 David Hodson 研究組借助 Abbelight SAFe 180 大視野單分子超分辨系統(tǒng)，將分辨率從200 nm 提升至 20 nm，成功揭示胰高血糖素樣肽 - 1 受體（GLP1R）在 β 細(xì)胞 -α 細(xì)胞界面的納米結(jié)構(gòu)域富集特征，闡明了胰高血糖素調(diào)節(jié)胰島素釋放的關(guān)鍵通路，為替爾泊肽等藥物的作用機(jī)制研究提供了核心技術(shù)支撐。

核心優(yōu)勢：全流程革新，重塑超分辨成像體驗(yàn)

一站式解決方案，無需拼湊全程無憂

從樣品制備到成像采集，再到結(jié)果分析，Abbelight 提供覆蓋全流程的集成化方案，徹底告別   “多設(shè)備適配難、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)斷層” 的煩惱：

• 樣品制備：即用型 SMART 系列試劑盒（染色、外泌體、緩沖液、上樣等）+ 自動化微流系統(tǒng)，無需復(fù)雜操作，即可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)到成像的無縫銜接，結(jié)果穩(wěn)定可重復(fù)；
• ​成像采集：SAFe 多模態(tài)成像平臺，兼容所有倒置顯微鏡（圖示為與 Evident IX83 系統(tǒng)組合），模態(tài)切換耗時小于 1 分鐘，輕松滿足不同實(shí)驗(yàn)需求；
• 結(jié)果分析：Neo 專業(yè)軟件加持，實(shí)現(xiàn)納米尺度圖像呈現(xiàn)與定量分析，數(shù)據(jù)直接服務(wù)于研究結(jié)論，無需額外工具二次處理。

性能拉滿，解鎖成像新極限

• 更大視場：150µm×150µm 超大均一成像視野，遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品，一次性捕獲更多樣本細(xì)節(jié)；
• 更快速度：512×512   像素下最高可達(dá) 300fps，高效采集不拖沓；
• 更準(zhǔn)分辨率：20nm 超高分辨率，突破傳統(tǒng)顯微鏡局限，清晰呈現(xiàn)分子級結(jié)構(gòu)；
• 更多功能：支持多通道 3D 成像、單分子定位 3 色成像及 TIRF 模式 4 色成像，自動切換 EPI、HiLo、TIRF 照明模式，滿足神經(jīng)科學(xué)、微生物學(xué)、基因組學(xué)等多領(lǐng)域研究需求。

靈活兼容，降低科研投入門檻

無需淘汰現(xiàn)有設(shè)備！SAFe 成像平臺可無縫兼容實(shí)驗(yàn)室已有的倒置顯微鏡、相機(jī)及激光系統(tǒng)，搭配可升級、可定制的擴(kuò)展模塊，既能最大化利用現(xiàn)有資源，又能根據(jù)研究需求靈活拓展功能，以最小投入獲得優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出。

大視野單分子超分辨系統(tǒng)

實(shí)力護(hù)航科研成果突破

胰島由各種不同類型細(xì)胞組成，胰腺α細(xì)胞通過釋放胰高血糖素以旁分泌方式調(diào)節(jié)β細(xì)胞功能以釋放胰島素。然而，α細(xì)胞對β細(xì)胞調(diào)節(jié)背后的詳細(xì)分子機(jī)制仍未充分闡明。

英國牛津糖尿病、內(nèi)分泌學(xué)和新陳代謝中心的David Hodson的研究組使用Abbelight SAFe 180大視野單分子超分辨系統(tǒng)，通過直接隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微成像（dSTORM）成像發(fā)現(xiàn)胰高血糖素樣肽-1受體（GLP1R）在與α細(xì)胞接觸的β細(xì)胞膜上以納米結(jié)構(gòu)域形式富集，完成了胰腺激素分泌調(diào)控的關(guān)鍵研究，相關(guān)成果發(fā)表于《Cell Metabolism》及《Nature   Metabolism》高水平期刊上。

由于光學(xué)顯微鏡存在衍射極限，因此研究組采用了dSTORM成像，以便在β細(xì)胞-α細(xì)胞界面對GLP1R進(jìn)行單分子級別的定量檢測（圖1A，B）。研究組使用了喂食標(biāo)準(zhǔn)飼料的GLP1RSNAP/SNAP小鼠胰島，這些小鼠在GLP1R的N端敲入了SNAP-tag酶自標(biāo)記，從而可以報告內(nèi)源性GLP1R。由于GLP1R是β細(xì)胞特異性標(biāo)志物，GLP1R陽性和陰性可分別用于鑒定β細(xì)胞和α細(xì)胞。胰島使用BG-SulfoCy5進(jìn)行標(biāo)記，在dSTORM成像中表現(xiàn)出極佳性能。研究組拍攝了約40,000幀圖像，并進(jìn)行了GLP1R定位重構(gòu)，dSTORM成像將分辨率從光學(xué)顯微鏡的約150 nm提高到了約30 nm，以超高的細(xì)節(jié)展示了β細(xì)胞-α細(xì)胞界面的GLP1R，顯示GLP1R在β細(xì)胞與α細(xì)胞之間的膜上富集（圖1C）。接下來，研究人員使用了Abbelight軟件內(nèi)置的基于密度的噪聲應(yīng)用空間聚類（DBSCAN）分析來識別包含≥8個定位點(diǎn)的簇，這些簇被視為單個GLP1R。通過這種方式，發(fā)現(xiàn)在β細(xì)胞-α細(xì)胞界面檢測到GLP1R納米結(jié)構(gòu)域形成增加（圖1D–1F），這是GPCR高級組織形式和信號傳導(dǎo)的一個特征。

圖1   β細(xì)胞-α細(xì)胞界面GLP1R納米結(jié)構(gòu)域的dSTORM單分子定量分析^[1]

為探究α細(xì)胞→β細(xì)胞信號傳導(dǎo)對GLP1R納米結(jié)構(gòu)域形成的作用，研究人員使用基于Cy5的熒光的GLP1R拮抗劑LUXendin645重復(fù)了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，   LUXendin645處理后，拮抗/未刺激狀態(tài)的GLP1R仍可在納米尺度下被觀測到（圖1H）。然而，在經(jīng)LUXendin645處理的樣本中，鄰近α細(xì)胞的β細(xì)胞與其他β細(xì)胞相比，未觀察到聚類參數(shù)存在差異（圖1H–1L），表明α細(xì)胞分泌產(chǎn)物與GLP1R結(jié)合并部分驅(qū)動了局部GLP1R納米結(jié)構(gòu)域的形成。

研究組通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在低葡萄糖條件下，鄰近α細(xì)胞的β細(xì)胞通過預(yù)內(nèi)化GLP1R直接感知釋放的胰高血糖素。與鄰近其他β細(xì)胞的β細(xì)胞相比，鄰近α細(xì)胞的β細(xì)胞分泌能力更強(qiáng)，而在代謝應(yīng)激期間，β細(xì)胞與α細(xì)胞之間的GLP1R接觸會減少，最終詳細(xì)地闡述了胰高血糖素調(diào)節(jié)胰島素釋放的一條受調(diào)控通路。

先前研究發(fā)現(xiàn)，除了GLP1以外，葡萄糖依賴性促胰島素多肽（GIP）也能夠強(qiáng)效增強(qiáng)胰島素分泌并影響飽腹感，從而減少食物攝入。GLP1R/GIPR雙重激動劑（如替爾泊肽）療效顯著，但其具體的細(xì)胞作用底物尚不清楚。由于受體低豐度及缺乏可靠抗體，免疫組化可視化面臨挑戰(zhàn)；現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因模型亦無法反映藥物的具體結(jié)合情況。此前的單一受體探針難以推斷雙重激動劑的結(jié)合位點(diǎn)，而已有的熒光替爾泊肽缺乏特異性驗(yàn)證。因此，目前亟需開發(fā)經(jīng)過驗(yàn)證的特異性探針，以可視化并闡明雙重激動劑在胰腺和大腦中的作用機(jī)制。

研究組分別合成并驗(yàn)證了分別裝有Cy3和Cy5的daLUXendin544和daLUXendin660，即紅色和遠(yuǎn)紅外GLP1R/GIPR雙重激動劑探針。納摩爾濃度的daLUXendin特異性標(biāo)記活細(xì)胞中的GLP1R/GIPR，使得雙重激動劑（如替爾泊肽）的內(nèi)源性結(jié)合位點(diǎn)和細(xì)胞靶點(diǎn)得以可視化和探究。

GPCR在細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)會形成對信號傳導(dǎo)很重要的納米結(jié)構(gòu)域。因此，研究人員為確定在胰島中，單一激動劑與雙重激動劑如何靶向內(nèi)源性GLP1R/GIPR納米結(jié)構(gòu)域，首先使用了LUXendin645（一種偶聯(lián)Cy5的GLP1R拮抗劑）建立了未受刺激但結(jié)合狀態(tài)下的納米結(jié)構(gòu)域組織。在與LUXendin645孵育60分鐘、固定并對整個胰島進(jìn)行dSTORM成像后，證實(shí)未受刺激的GLP1R形成離散的納米結(jié)構(gòu)域（圖2a,b）。GIPR激動劑sGIP648也標(biāo)記了離散的受體納米結(jié)構(gòu)域(GIPR)，然而，與單獨(dú)的GIPR激動劑相比，daLUXendin660密集標(biāo)記了胰島中的GLP1R/GIPR納米結(jié)構(gòu)域，超出了單獨(dú)使用GIPR激動劑的效果，因此，daLUXendin660可能影響GLP1R聚類或GLP1R和GIPR定位以增加納米結(jié)構(gòu)域的形成（圖2b–d）。每個簇的定位數(shù)以及每個簇的密度在所有檢查的配體中均相似（圖2e,f）。細(xì)胞納米結(jié)構(gòu)域內(nèi)或之間的GIPR和GLP1R信號傳導(dǎo)，而不僅僅是細(xì)胞質(zhì)中的簡單信號疊加，促成了替爾泊肽的功效。

圖2雙重激動劑參與的不同的內(nèi)源性GLP1R/GIPR納米結(jié)構(gòu)域^[2]

經(jīng)過多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以確認(rèn)daLUXendin544/660是高度特異性的探針，可突出顯示復(fù)雜組織（如胰島和大腦）中的雙重激動劑靶細(xì)胞，為解析雙重激動劑療效機(jī)制提供了關(guān)鍵工具。

Abbelight的dSTORM成像技術(shù)憑借大視野成像優(yōu)勢，突破傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡衍射極限，實(shí)現(xiàn)超高分辨率成像，可在單分子水平上對GLP1R等膜蛋白進(jìn)行精確定位和定量檢測；軟件自帶的DBSCAN聚類分析算法，能夠從復(fù)雜的定位數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)地識別出受體的納米結(jié)構(gòu)域，并提供詳細(xì)的量化參數(shù)，有效區(qū)分受體在不同生理狀態(tài)下的組織形式差異，為分子機(jī)制闡明提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：
[1] Tong, J. C., Frazer-Morris, C.,   Shilleh, A. H., Viloria, K., de Bray, A., Nair, A. M., ... & Hodson, D.   J. (2025). Localized GLP1 receptor pre-internalization directs pancreatic   alpha cell to beta cell communication. Cell Metabolism, 37(8), 1698-1714.
[2] De Bray, A., Roberts, A. G., Armour,   S., Tong, J., Huhn, C., Gatin-Fraudet, B., ... & Hodson, D. J. (2025).   Fluorescent GLP1R/GIPR dual agonist probes reveal cell targets in the   pancreas and brain. Nature metabolism, 1-14.

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