德國哥廷根大學醫學中心納米專家Ali Shaib和Silvio Rizzoli團隊開發了一種用于普通光學顯微鏡的方法——ONE顯微鏡的技術，這項技術記錄了單個蛋白質圖像和從未見過的細胞結構圖像，其細節程度甚至超過了價值數百萬美元的“超分辨率”顯微鏡。相關研究結果發表于預印本網站bioRxiv。
“顯微鏡技術應該有某種形式的民主。” Rizzoli指出，該新技術的高分辨率適用于很多人，而不是少數富裕的實驗室。
傳統光學顯微鏡的能力受到光學定律的限制，這意味著小于200nm的物體觀測是模糊的。Rizzoli說，研究人員已經開發出了超越物理的超分辨率方法，可以將這一極限降低到10nm左右。這種方法獲得了2014年諾貝爾化學獎，它使用光學技巧來精確定位附著在蛋白質上的熒光分子。
2015年，研究人員提出了另一種規避光學限制的方法。美國麻省理工學院神經工程師Edward Boyden領導的研究小組表明，充氣組織（使用尿布中的一種吸收性化合物）可以使細胞物體彼此遠離。這種被稱為膨脹顯微鏡的技術使顯微鏡分辨率有了飛躍，可以分辨20nm左右的結構。
Shaib和Rizzoli的技術融合了這兩種方法，以達到1nm以下的分辨率。這種清晰度足以揭示單個蛋白質的形狀，而此前通常使用更昂貴的結構生物學方法，對這些蛋白質進行更詳細的成像，如冷凍電子顯微鏡。
膨脹顯微鏡的簡單性是其吸引力的一部分，Boyden估計，超過1000個實驗室已經采用了這項技術。樣品經過化學物質處理，將蛋白質固定在一種聚合物上，加入水后，聚合物膨脹到原來的1000倍，使分子分離。ONE顯微鏡技術也利用熱或酶來分解蛋白質，這樣單個片段在膨脹過程中就會被拉伸到不同的方向。
研究人員已經使用他們的方法記錄了一種神經分子GABAA受體的圖片，這與蛋白質的高分辨率低溫電子顯微鏡和X射線晶體學圖非常相似。他們還捕捉到了一種名為耳鐵蛋白的大塊蛋白質的輪廓，這種蛋白質的結構尚未確定，它有助于在大腦中傳遞音頻信號。這個形狀類似于AlphaFold深度學習網絡做出的結構預測。
雖然該方法無法與低溫電鏡的分辨率相匹配，后者在某些情況下可以揭示小于0.2 nm的近原子級細節，但是低溫電鏡技術既小氣又昂貴。Rizzoli說，相比之下，ONE顯微鏡可以提供一種快速而簡單的方法來了解幾乎任何分子的結構。
Rizzoli說，開發這項技術的部分動機是擴大尖端光學顯微鏡的可及性。ONE顯微鏡方法很簡單，適用于20世紀90年代過時的熒光顯微鏡。
開羅德國大學制藥技術專家Salma Tammam計劃今年夏天派一名博士生學習這項技術。她的實驗室研究納米顆粒如何在細胞中移動，他們想要看到粒子及其運載物的細節。但與低收入和中等收入國家的許多研究人員一樣，他們無法獲得昂貴的超分辨率顯微鏡。
德國萊布尼茨分子藥理學中心突觸生物學家Noa Lipstein說，擴大超分辨率顯微鏡的應用范圍對資金雄厚機構的科學家也很重要。她最近成立了一個獨立的研究小組，并選擇將ONE顯微鏡應用于他們對神經突觸細節的研究。