智能事件触发的 MINFLUX 显微镜，用于捕捉与追踪罕见事件

只有在有事情发生时才观察细胞

我们的细胞充满了短暂且微小的事件，很容易错过，比如从细胞表面萌发的囊泡或病毒开始形成的瞬间。本研究介绍了一种方法，让高性能显微镜只在出现此类罕见事件时“注意”它们，从而在恰当的时刻放大并观察到仅几个纳米以至于十亿分之一米量级的细节。

一种更智能的超分辨率显微镜

该工作基于 MINFLUX，这是一种前沿显微镜，能够以纳米级精度定位单个荧光分子并在微秒时间尺度上追踪它们。MINFLUX 的缺点是通常一次只观察一个分子，使实验速度较慢，也不易在许多过程同时快速发生的活细胞上使用。作者通过创建事件触发式 MINFLUX（etMINFLUX）解决了这一问题：它将对大面积快速、低分辨率的共聚焦视图与超高精度的 MINFLUX 放大结合起来。计算机实时连续分析共聚焦图像，每当发现预先定义的细胞变化时，便自动将显微镜切换到该微小区域的 MINFLUX 模式。

智能系统如何工作

在实践中，etMINFLUX 使用温和的共聚焦光扫描达数十微米的大区域，并运行用 Python 编写的定制分析程序。这些程序寻找诸如亮点出现、增大或停留不动等模式，这些模式可能预示着感兴趣的结构。一旦检测到事件，系统就会暂停共聚焦扫描并将 MINFLUX 探测器重定向到一个非常小的区域，通常约为一微米或更小。由于该区域极小，MINFLUX 能快速在此收集大量精确的分子轨迹，更有效地利用观测时间和照射到细胞的光。详细测量完成后，显微镜会自动返回扫描状态，继续等待下一个事件，从而可以进行长期无人值守的实验。

追踪脂质、内吞泡和出芽病毒

为展示 etMINFLUX 的能力，团队将其应用于三种不同的细胞情景。首先，他们观察了 caveolae（一种细胞外膜上的小凹陷），这些结构与信号传导、脂质处理及疾病相关。通过检测 caveola 标记的亮簇，系统可以快速触发对这些小凹陷内染料标记脂质的 MINFLUX 追踪。在数百个此类区域中，研究者发现与鞘磷脂相关的一类脂质扩散更慢并且在 caveolae 内显得更富集，表明这些凹陷选择性地影响某些脂质的运动。第二，他们针对罕见且快速发生的膜向内折叠形成内吞泡的事件。通过检测帮助扣紧这些囊泡的蛋白质 dynamin 的积累，etMINFLUX 捕获了活细胞中出芽囊泡的三维轮廓，测量了如囊泡大小和连接囊泡与表面的狭窄颈部长度等特征，达到与早期电子显微镜纳米级一致的结果，但现在是在活细胞中进行的。

在数分钟内观察病毒出芽位点

第三个测试聚焦于 HIV-1 的组装位点，通过结构蛋白 Gag 的聚集来追踪。这些位点在数分钟内形成并演变，因此作者使用 etMINFLUX 以交替的共聚焦和 MINFLUX 记录反复跟踪相同位置。系统检测到缓慢增长的 Gag 富集区域，并测量了围绕膜中以胆固醇为基础的探针的扩散情况。令人意外的是，大多数位点仅显示膜流动性的轻微变化并常常保持相对平坦，只有少数位点出现明显的鼓起或出芽形态，暗示正在形成病毒颗粒。该方法还表明，仅靠人工手动很难可靠地捕捉此类缓慢、微妙的变化，强调了自动化、事件驱动控制对于在多细胞间建立连贯时间线的重要性。

这对研究活细胞意味着什么

总体而言，事件触发的 MINFLUX 将一种极其精确但缓慢的显微镜转变为更高效且实用的活细胞研究工具。通过让仪器决定何时何地放大，它减少了浪费的记录时间，将有用数据的比例提高了数倍，并限制了可能伤害细胞的不必要光照。这使得在三维和实时条件下描绘微小膜结构和潜在病毒出芽位点的形状与运动成为可能，为研究许多此前难以触及的快速或罕见的活细胞过程打开了大门。

引用: Alvelid, J., Koerfer, A. & Eggeling, C. Smart event-triggered MINFLUX microscopy to catch and follow rare events. Nat Commun 17, 4558 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73176-z

关键词: 超分辨率显微镜, MINFLUX, 活细胞成像, 膜动力学, 病毒出芽