亥姆霍兹慕尼黑研究中心的研究人员开发了一种用电子显微镜观察细胞基因表达的方法。虽然电子显微镜目前提供了对细胞最详细的观察，但它无法区分哪些基因程序在单个细胞内运行。现在，通过使用不同大小的基因编程纳米球作为“多色”标记，新方法可以更近距离地观察，这甚至有助于研究记忆是如何存储在神经元网络中的。细胞究竟发生了什么？这个问题让科学家们忙了几十年。

为了标记小结构，科学家们一直在使用荧光蛋白。这种方法工作得很好，但由于光学显微镜的分辨率相对较低而存在缺点。尽管电子显微镜可以让我们更近距离地观察，吉尔·格莱格·韦斯特迈尔教授说：到目前为止，还没有任何方法可以解决这种技术中细胞的多色遗传标记问题，这样就可以直接把不同的细胞区分开来。

纳米室作为电子显微镜的多色标签

韦斯特迈尔和同事们研究所谓的胶囊已经有一段时间了。这些是来自细菌的小型无毒蛋白质，封装素会自动组装成奈米小室，化学反应可以在奈米小室中进行，而不会干扰细胞的新陈代谢。根据实验条件的不同，在活细胞内通过基因编程形成不同直径的纳米室。韦斯特迈耶研究小组的菲利克斯•西格蒙德补充说：与荧光显微镜的调色板类似，该方法将几何图形转化为电子显微镜的标签。

为了在电子显微镜下获得强烈的对比度，研究人员使用了氧化铁酶，它可以被封装在胶囊的内部。如果铁离子通过纳米室的孔隙进入内腔，二价铁离子被酶氧化成三价铁离子。这就产生了留在内部的不溶性氧化铁。金属能产生良好的反差，因为它们“吞噬”电子——就像x射线图像中的致密骨头能强烈吸收x射线一样。这种特殊的封装材料特性使它们在图像中清晰可见。

跟随神经束

用新方法，研究人员现在也将研究神经回路，尽管电子显微镜的分辨率令人印象深刻，但这种方法不能可靠地分辨出大脑中某些类型的神经元。有了新报告基因，可以给特定的细胞贴上标签，然后读出哪种神经细胞构成了哪种连接，以及这些细胞处于何种状态。因此，这项新技术也可以帮助揭示大脑的确切接线图，并进一步研究记忆是如何存储在神经元网络中的。