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2016 年諾貝爾生理學與醫學獎細胞自噬與顯微鏡的關系
奧林巴斯公司一直致力于生命科學領域的開發和研究，為人類的健康保駕護航。在較近揭曉的 2016 度諾貝爾生理學與醫學獎中，大隅良典（Yoshinori Ohsumi）教授憑借其在細胞自噬機制方面的突出成就一舉獲獎。而他使用的正是 OLYMPUS 的顯微鏡（IX71，IX81 和FV1000）和 TIRF 物鏡（圖 1）。那么，奧林巴斯顯微鏡與細胞自噬機制有何關系呢？細胞自噬機制又與顯微鏡未來的市場需求有何關系？
圖 1
（1）細胞自噬
細胞內部有一種很小的細胞器叫溶酶體，它含有多種酶類能夠消化蛋白質、碳水化合物和脂質。而“天資聰慧”的細胞能將細胞內的大型的“貨物”運輸到溶酶體中進行分解，靠的就是自噬體（圖 2），自噬體是一種囊泡，形成后可吞入蛋白和細胞器，然后與溶酶體融合，進而將吞入物降解，為細胞提供大量的營養物質以及消除受損的蛋白質和細胞器。
圖 2
（2）OLYMPUS 顯微鏡的作用
酵母細胞常被用做人類細胞模型。但因為它很小，在顯微鏡下它們的細胞器并不容易分辨出來。大隅良典教授創造性地提出：通過饑餓刺激，打斷細胞物質自噬過程，從而在奧林巴斯倒置顯微鏡下觀察到快速聚集起地、大量未能被降解的小型囊體——自噬體（圖 3（a））。研究自噬體前體是搞清自噬體分子機制的基礎。自噬體前體在很多細胞器中存在并快速移動，如何能夠準確地抓拍并快速記錄這些自噬體前體呢？如何分辨哪些是通過饑餓等外界刺激形成的新的自噬體前體呢？高速掃描（10~20ms/幀）、熒光標記和高分辨率技術必不可少。大隅良典教授采用同步雙色熒光成像的方法，基于奧林巴斯 TIRF 的 HILO 技術，成功地捕捉到運動地自噬體前體，并通過熒光方法顯示出來，為后來確認細胞自噬機制打下實驗基礎。
基因突變的細胞形貌可能會發生變化，在相差觀察模式下，奧林巴斯研究級倒置顯微鏡好地呈現出 Atg13 突變時細胞膜和細胞內部的變化（圖 3（b））。熒光標記方法讓人們可以觀察細胞內部分子的位置或運動情況。光學分辨極限約為 220nm。那么理論上，較小放大約 145 倍才能可看清單個熒光分子。借助奧林巴斯好的倒置顯微鏡和獨有的 150X 高數值孔徑 TIRF 物鏡（UAPON 150XO， NA/1.45)，細胞內部的晶體結構一覽無余（圖 4），而 ATg14與 ATg17 的共定位點也清晰可見（圖 5 箭頭所示），這些高分辨率的清晰照片為較終確認細胞自噬機制提供了直接證明。
圖 3（a） 圖 3（b）
圖 4
圖 5
（3）自噬的意義
在包括人類細胞的哺乳動物細胞中也運行著幾乎同樣的自噬機制。自噬作用在許多生理過程中都扮演著極為關鍵的作用：自噬能快速地為體內能量提供燃料，消滅掉入侵的細菌和病毒；，細胞利用自噬機制消除受損的蛋白質和細胞器，還影響著胚胎的發育和細胞變異。更重要的一點，自噬是一種高質量的控制機制，對于許多老年疾病甚至腫瘤的治療至關重要。
（4）未來的顯微鏡市場需求
奧林巴斯擁有業界頂級的高品質光學顯微鏡和較高分辨率的物鏡。近年來，許多諾貝爾獎得主都在奧林巴斯光學儀器的幫助下取得了非常好的實驗結果。這些已有成果使奧林巴斯在醫學、生物學、化學以及光學等領域有著極其廣闊的市場前景。大隅良典教授的自噬實驗或許給我們一些啟示：已有并將會有越來越多的國內學者將持續關注自噬機制的研究以及相關的臨床應用。因此，醫學、腫瘤學、材料學等領域的用戶對于顯微鏡的需求量將會增加，對高分辨、共聚焦、雙光子等高端設備的采購欲望也將更加強烈。奧林巴斯將積極配合和持續關注細胞自噬以及相關方面的研究，為專家學者提供更好的儀器平臺和技術支持，為人類健康事業添磚加瓦。我們希望以此次諾貝爾獎為契機，對國內開展自噬方向研究的客戶名單進行統計，分析和整理。也希望大家繼續積極地走訪用戶，掌握更準確地第一手資料，將用戶的資料和需求及時反饋給我們，以便更好地進一步開拓國內市場。