在國家自然科學基金項目（批準號：61475010, 61729501, 61327902）等資助下，北京大學工學院席鵬研究員團隊與清華大學自動化系戴瓊海院士團隊、北京大學麥戈文腦科學研究所張研教授團隊、中國科學院動物研究所李向東研究員團隊、北京大學生命科學學院陳曉偉研究員團隊、以及澳大利亞悉尼科技大學金大勇教授團隊合作，提出了一種偏振結構光顯微技術（pSIM）。研究成果以“Super-resolution Imaging of Fluorescent Dipoles Viapolarized Structured Illumination Microscopy”（基于偏振結構光照明顯微的超分辨熒光偶極子成像）為題，于2019年10月16日在Nature Communications（《自然?通訊》）上在線發表。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-12681-w。該成果于2019年11月28日在Nature Methods（《自然?方法學》）期刊上作為Research Highlight（研究亮點）報道。相關鏈接：https://www.nature.com/articles/s41592-019-0682-6。
作為光波的基本物理屬性之一，偏振特性在光場調控、顯微成像、量子光學、立體顯示等領域得到了廣泛的應用。目前，在生物顯微成像領域，通過偏振成像可以測量熒光團的偶極子方向，揭示靶蛋白的取向。然而，該技術難以在超分辨水平上解析亞細胞結構上的偶極子組裝及其在活細胞中的動力學行為。
針對上述問題，研究團隊借鑒結構光成像（SIM）具有分辨率高、成像速度快、能夠高度兼容活細胞成像等優點，通過構建空間-方位角的高維復合空間，提取熒光偶極子的方位角與空間超分辨信息，實現了具有高時空分辨率和獨特偶極子方向信息的偏振結構光成像（pSIM）。他們采用該技術進行了大量的生物學實驗，包括λ-DNA、BAPE細胞和小鼠腎組織中的肌動蛋白絲、肌動蛋白和肌球蛋白之間的相互作用，以及綠色熒光蛋白染色的U2OS活細胞微管等，驗證了該技術的廣泛適用性。尤其是針對神經元中的膜相關周期骨架（MPS），pSIM技術以高的空間分辨率和準確的偏振檢測，揭示了肌動蛋白環在MPS中“并排”組裝的新結構，推翻了肌動蛋白環“端到端”的結構假設（圖）。該研究工作對推進生物領域偏振超分辨成像研究具有重要意義。
圖. 神經元細胞肌動蛋白絲2D-pSIM超分辨成像（虛線框中可見樹突中連續的長肌動蛋白絲和軸突中離散的肌動蛋白環結構排列方向垂直），比例尺：1μm
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