ROSE-3Dが等方的3D超解像顕微鏡を進化させる(ROSE-3D Advances Isotropic 3D Super-resolution Microscopy)

2025-12-16 中国科学院(CAS)

中国科学院生物物理研究所の徐涛教授、吉威教授らの研究チームは、三次元等方的なナノ分解能を実現する新しい超解像顕微鏡技術「ROSE-3D(repetitive optical selective exposure in 3D)」を開発し、その成果を2025年12月2日付でNature Methodsに発表した。ROSE-3Dは、電気光学偏向器を用いた高速照明切替経路により、X・Y・Zの三軸方向から同時に干渉光を導入し、1マイクロ秒未満で干渉縞を切り替えることを可能にした。これにより単一分子像の形状に依存せず、約1マイクロメートルの焦点深度内で横方向の局在精度を2~6倍、軸方向を3.5~8倍向上させた。さらに多色・多層観察にも対応し、細胞核全体におけるラミンA/CとラミンB1の約10nmの層構造関係や、ミトコンドリア分裂因子DRP1のin situ集合構造を初めて可視化した。本技術は細胞内ナノ構造解析に強力な基盤を提供する。

ROSE-3Dが等方的3D超解像顕微鏡を進化させる(ROSE-3D Advances Isotropic 3D Super-resolution Microscopy)
Figure 1. Principle of ROSE-3D (Image by XU Tao’s group and JI Wei’s group)

<関連情報>

干渉の局在化による分子スケール等方性3D超解像顕微鏡 Molecular-scale isotropic 3D super-resolution microscopy via interference localization

Shihang Luo  (罗世行),Xian’ao Zhao  (赵先傲),Yuanyuan Li  (李媛媛),Chunyan Fan  (樊春燕),Ruina Liu  (刘瑞娜),Ran Gong  (龚燃),Weixing Li  (李尉兴),Nana Ma  (马娜娜),Zhenghong Yang  (杨郑鸿),Tao Xu  (徐涛),Wei Ji  (纪伟) & Lusheng Gu  (谷陆生)
Nature Methods  Published:02 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41592-025-02911-z

Abstract

Three-dimensional (3D) nanoscale imaging reveals the detailed morphology of subcellular structures; however, conventional single-molecule localization microscopy is constrained by limited axial resolution. Here we introduce ROSE-3D, an interferometric localization approach that enables isotropic 3D super-resolution imaging with uniform performance across the entire depth of field. Compared with conventional astigmatism-based methods, ROSE-3D improves lateral localization precision by 2–6 times and axial precision by 3.5–8 times over a depth of field of approximately 1.2 μm. Leveraging its multicolor and whole-cell imaging capabilities, ROSE-3D resolves, in situ, the nanoscale organization of nuclear lamins and the assemblies of mitochondrial fission-related protein DRP1. These results establish ROSE-3D as a powerful tool for interrogating nanoscale cellular architecture.

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