大視野單分子超分辨系統(tǒng)助力胰腺激素分泌調控的關鍵研究
在細胞生物學、神經科學等前沿研究領域，分辨率不足、流程繁瑣、數據碎片化一直是制約科研突破的核心痛點。傳統(tǒng)成像技術難以捕捉納米尺度的分子細節(jié)，而復雜的樣品制備、設備兼容難題和低效的數據分析，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)有設備、操作簡單高效、成像精準，從樣品制備到深度分析全程護航，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、內分泌學和新陳代謝中心 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 細胞 -α 細胞界面的納米結構域富集特征，闡明了胰高血糖素調節(jié)胰島素釋放的關鍵通路，為替爾泊肽等藥物的作用機制研究提供了核心技術支撐。
核心優(yōu)勢：全流程革新，重塑超分辨成像體驗
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，再到結果分析，Abbelight 提供覆蓋全流程的集成化方案，徹底告別 “多設備適配難、實驗環(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)，無需復雜操作，即可實現(xiàn)細胞培養(yǎng)到成像的無縫銜接，結果穩(wěn)定可重復；
- 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，輕松滿足不同實驗需求；
- 結果分析：Neo 專業(yè)軟件加持，實現(xiàn)納米尺度圖像呈現(xiàn)與定量分析，數據直接服務于研究結論，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，遠超同類產品，一次性捕獲更多樣本細節(jié)；
- 更快速度：512×512 像素下最高可達 300fps，高效采集不拖沓；
- 更準分辨率：20nm 超高分辨率，突破傳統(tǒng)顯微鏡局限，清晰呈現(xiàn)分子級結構；
- 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，滿足神經科學、微生物學、基因組學等多領域研究需求。
靈活兼容，降低科研投入門檻
無需淘汰現(xiàn)有設備！SAFe 成像平臺可無縫兼容實驗室已有的倒置顯微鏡、相機及激光系統(tǒng)，搭配可升級、可定制的擴展模塊，既能最大化利用現(xiàn)有資源，又能根據研究需求靈活拓展功能，以最小投入獲得優(yōu)質實驗產出。
大視野單分子超分辨系統(tǒng)
實力護航科研成果突破
胰島由各種不同類型細胞組成，胰腺α細胞通過釋放胰高血糖素以旁分泌方式調節(jié)β細胞功能以釋放胰島素。然而，α細胞對β細胞調節(jié)背后的詳細分子機制仍未充分闡明。
英國牛津糖尿病、內分泌學和新陳代謝中心的David Hodson的研究組使用Abbelight SAFe 180大視野單分子超分辨系統(tǒng)，通過直接隨機光學重構顯微成像（dSTORM）成像發(fā)現(xiàn)胰高血糖素樣肽-1受體（GLP1R）在與α細胞接觸的β細胞膜上以納米結構域形式富集，完成了胰腺激素分泌調控的關鍵研究，相關成果發(fā)表于《Cell Metabolism》及《Nature Metabolism》高水平期刊上。
由于光學顯微鏡存在衍射極限，因此研究組采用了dSTORM成像，以便在β細胞-α細胞界面對GLP1R進行單分子級別的定量檢測（圖1A，B）。研究組使用了喂食標準飼料的GLP1RSNAP/SNAP小鼠胰島，這些小鼠在GLP1R的N端敲入了SNAP-tag酶自標記，從而可以報告內源性GLP1R。由于GLP1R是β細胞特異性標志物，GLP1R陽性和陰性可分別用于鑒定β細胞和α細胞。胰島使用BG-SulfoCy5進行標記，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，并進行了GLP1R定位重構，dSTORM成像將分辨率從光學顯微鏡的約150 nm提高到了約30 nm，以超高的細節(jié)展示了β細胞-α細胞界面的GLP1R，顯示GLP1R在β細胞與α細胞之間的膜上富集（圖1C）。接下來，研究人員使用了Abbelight軟件內置的基于密度的噪聲應用空間聚類（DBSCAN）分析來識別包含≥8個定位點的簇，這些簇被視為單個GLP1R。通過這種方式，發(fā)現(xiàn)在β細胞-α細胞界面檢測到GLP1R納米結構域形成增加（圖1D–1F），這是GPCR高級組織形式和信號傳導的一個特征。
圖1 β細胞-α細胞界面GLP1R納米結構域的dSTORM單分子定量分析[1]
為探究α細胞→β細胞信號傳導對GLP1R納米結構域形成的作用，研究人員使用基于Cy5的熒光的GLP1R拮抗劑LUXendin645重復了實驗。結果顯示， 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LUXendin645處理的樣本中，鄰近α細胞的β細胞與其他β細胞相比，未觀察到聚類參數存在差異（圖1H–1L），表明α細胞分泌產物與GLP1R結合并部分驅動了局部GLP1R納米結構域的形成。
研究組通過進一步的研究發(fā)現(xiàn)，在低葡萄糖條件下，鄰近α細胞的β細胞通過預內化GLP1R直接感知釋放的胰高血糖素。與鄰近其他β細胞的β細胞相比，鄰近α細胞的β細胞分泌能力更強，而在代謝應激期間，β細胞與α細胞之間的GLP1R接觸會減少，最終詳細地闡述了胰高血糖素調節(jié)胰島素釋放的一條受調控通路。
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）也能夠強效增強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)有轉基因模型亦無法反映藥物的具體結合情況。此前的單一受體探針難以推斷雙重激動劑的結合位點，而已有的熒光替爾泊肽缺乏特異性驗證。因此，目前亟需開發(fā)經過驗證的特異性探針，以可視化并闡明雙重激動劑在胰腺和大腦中的作用機制。
研究組分別合成并驗證了分別裝有Cy3和Cy5的daLUXendin544和daLUXendin660，即紅色和遠紅外GLP1R/GIPR雙重激動劑探針。納摩爾濃度的daLUXendin特異性標記活細胞中的GLP1R/GIPR，使得雙重激動劑（如替爾泊肽）的內源性結合位點和細胞靶點得以可視化和探究。
GPCR在細胞膜和細胞內會形成對信號傳導很重要的納米結構域。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源性GLP1R/GIPR納米結構域，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合狀態(tài)下的納米結構域組織。在與LUXendin645孵育60分鐘、固定并對整個胰島進行dSTORM成像后，證實未受刺激的GLP1R形成離散的納米結構域（圖2a,b）。GIPR激動劑sGIP648也標記了離散的受體納米結構域(GIPR)，然而，與單獨的GIPR激動劑相比，daLUXendin660密集標記了胰島中的GLP1R/GIPR納米結構域，超出了單獨使用GIPR激動劑的效果，因此，daLUXendin660可能影響GLP1R聚類或GLP1R和GIPR定位以增加納米結構域的形成（圖2b–d）。每個簇的定位數以及每個簇的密度在所有檢查的配體中均相似（圖2e,f）。細胞納米結構域內或之間的GIPR和GLP1R信號傳導，而不僅僅是細胞質中的簡單信號疊加，促成了替爾泊肽的功效。
圖2雙重激動劑參與的不同的內源性GLP1R/GIPR納米結構域[2]
經過多項實驗驗證，可以確認daLUXendin544/660是高度特異性的探針，可突出顯示復雜組織（如胰島和大腦）中的雙重激動劑靶細胞，為解析雙重激動劑療效機制提供了關鍵工具。
Abbelight的dSTORM成像技術憑借大視野成像優(yōu)勢，突破傳統(tǒng)光學顯微鏡衍射極限，實現(xiàn)超高分辨率成像，可在單分子水平上對GLP1R等膜蛋白進行精確定位和定量檢測；軟件自帶的DBSCAN聚類分析算法，能夠從復雜的定位數據中精準地識別出受體的納米結構域，并提供詳細的量化參數，有效區(qū)分受體在不同生理狀態(tài)下的組織形式差異，為分子機制闡明提供堅實技術支撐。
參考文獻：
[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.
