超分辨率熒光顯微鏡可用于可視化小于200納米(即低于光的衍射極限)的結構。顯微鏡技術之一叫做DNA-PAINT，是由生物化學MPI研究組組長，LMU實驗物理教授Ralf Jungmann及其同事開發(fā)的。該技術使用短的“成像器”，染料標記的DNA鏈，它們以互補的方式暫時結合其靶分子，以產生必要的“閃爍”，以超分辨率地重建圖像。

Jungmann說：“最近，我們通過優(yōu)化DNA序列設計，將DNA-PAINT的傳統(tǒng)上較慢的采集速度提高了一個數(shù)量級。”“然而，這是以失去多路復用為代價的，這意味著無法同時觀察到細胞中的幾種結構，” Jungmann補充說。然而，同時觀察幾種蛋白質對于更好地理解腫瘤與正常細胞之間的復雜信號傳導級聯(lián)非常重要。

在速度優(yōu)化的DNA-PAINT中無法實現(xiàn)這種多路復用功能，因為只有單一的優(yōu)化序列具有改進的雜交特性。該論文的第一作者，Jungmann研究小組的同事塞巴斯蒂安·斯特勞斯(Sebastian Strauss)說：“我們問自己如何允許多重成像，同時又進一步提高了圖像采集速度。”

在當前的研究中，研究人員提出了一種成功提高成像速度的新穎概念。他們利用了這樣一個事實，即成像器與其靶鏈的結合頻率與可用結合位點的數(shù)量成線性比例。Strauss說：“結合位點越多，圖像獲取的速度就越快。但是，簡單地串聯(lián)結合位點將導致不希望的長對接序列，從而可能降低可實現(xiàn)的圖像分辨率并增加非特異性結合。”為了規(guī)避這些問題，研究人員設計了重復序列基序，例如(TCC)n，可以將其連接起來以提供重疊的結合位點，但鏈長僅略微增加。“我們設計了六個獨立的周期性序列主題，

為了優(yōu)化新的序列基序并確定其改進基準，該小組使用了DNA折紙結構，這些結構是自組裝的納米尺寸DNA對象，可以自動折疊成預定的形狀。這些結構可用于排列DNA-PAINT結合位點，該位點精確間隔開，例如5 nm。這使研究人員能夠在確定的條件下評估DNA-PAINT的改進。“新的優(yōu)化的DNA序列使我們能夠在短短幾分鐘內解析出六個不同的DNA折紙結構，而不僅僅是一個。” Strauss解釋說。

“我們很高興在DNA-PAINT中應用現(xiàn)在進一步提高的成像速度來解決生物學問題。例如，以前只能緩慢地檢查腫瘤標志物，而不能在單分子水平上清楚地檢查。在我們的研究中，對四個不同的腫瘤標志物證實了它們分子位置和相互作用的快速，準確分析。這可能為藥物開發(fā)及其作用機理提供重要見解。”