作为淀粉样蛋白的一种突出形式，tau聚集体已成为揭示神经变性潜在机制的主要研究重点。各种类型的tau聚集体，包括tau原纤维和低聚物，与多种神经退行性疾病有关。然而，tau聚集体的形成机制和相关的疾病途径仍然知之甚少。

计算中红外光热成像揭示细胞内tau聚集体

研究tau聚集需要高分辨率化学成像工具，能够在其原生环境中表征细胞内体积tau聚集体。为此开发了几种方法，例如X射线晶体学、低温电子显微镜(Cryo-EM)、核磁共振光谱、圆二色光谱和基于原子力显微镜的红外光谱成像。

这些方法在表征各种类型的淀粉样蛋白(包括tau聚集体)方面取得了重大进展。尽管如此，现有的解决方案从根本上受到限制，因为它们无法提供在其天然细胞状态下的细胞内蛋白质聚集体的体积位点特异性光谱分析和三维成像。因此，在其天然细胞环境中恢复细胞内蛋白质聚集体的三维化学信息的挑战仍然是一个重大障碍。

在《光科学与应用》最近发表的一篇文章中，波士顿大学光子学中心的Ji-XinCheng博士，麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的JianZhao博士(波士顿大学Cheng实验室前成员)，来自麻省理工学院的BenjaminWolozin博士波士顿大学医学院、波士顿大学电气与计算机工程系的田磊博士及其同事展示了一种计算荧光引导的中红外(mid-IR)光热显微镜，称为荧光引导键合-选择性强度衍射层析成像(FBS-IDT)。FBS-IDT将单光子二维荧光成像集成到泵浦探针脉冲MIP强度衍射层析成像中。

具体而言，FBS-IDT能够从细胞液中的背景蛋白质信号中有效提取有关特定蛋白质聚集体的化学信息。FBS-IDT的3D光谱成像可以实现高速(~0.05Hz，高达~6Hz)和高分辨率(~350nm横向，~1.1µm轴向)。利用这种高光谱3D化学成像能力，FBS-IDT证明了tau原纤维与脂质积累之间的潜在相关性。值得注意的是，该技术能够提取深度分辨的中红外指纹光谱，并在三维空间中可视化细胞内tau原纤维的蛋白质二级结构。

科学家们强调了FBS-IDT技术的重要性和优势：“FBS-IDT克服了与细胞内淀粉样蛋白聚集体及其蛋白质二级结构在流体环境中的3D化学成像相关的挑战。这一成就是通过免扫描和采用带有附加光源的低成本明场显微镜的模块化设计。FBS-IDT系统的成本至少比最先进的电子显微镜方法(例如Cryo-EM)低30倍，而且它产生的运营费用可以忽略不计。这种具有成本效益的桌面系统适用于大多数实验室环境的常规使用。”

“我们的技术对生物样本没有施加额外的限制，从而为细胞内蛋白质聚集体的体内成像开辟了一条新途径。此外，我们的方法建立在模块化设计的基础上，可以很容易地适应不同的成像要求。我们坚信我们的FBS-IDT方法可以为神经变性研究和各种生物医学应用做出新的贡献。”科学家们补充道。