Diverses méthodes d'estimation de la position centrale basées sur l'image (appelées « ajustement centroïde ») telles que les méthodes d'ajustement gaussien 2D ont été couramment utilisées en microscopie de localisation de molécule unique (SMLM) pour déterminer avec précision l'emplacement de chaque fluorophore. Pourtant, c'est toujours un défi d'améliorer la précision de la localisation latérale d'une molécule unique à l'échelle moléculaire ( <2 nm) pour l'imagerie de nanostructures à haut débit.

Dans une étude publiée en ligne dans Méthodes naturelles , Le professeur Xu Tao et le professeur Ji Wei de l'Institut de biophysique de l'Académie chinoise des sciences ont développé un nouveau procédé de microscopie interférométrique de localisation de molécule unique avec un éclairage structuré à modulation rapide, appelée exposition sélective optique répétitive (ROSE).

ROSE utilise six franges d'interférence de direction et de phase différentes pour exciter les molécules fluorescentes. L'intensité des molécules fluorescentes est étroitement liée à la phase des franges d'interférence. Une molécule de fluorescence est localisée par les intensités de multiples motifs d'excitation d'une frange d'interférence, fournissant environ deux fois plus de précision de localisation. Cette technique a poussé la résolution de la microscopie de localisation de molécule unique (SMLM) à moins de 3 nm (précision de localisation d'environ 1 nm).

Les chercheurs ont d'abord conçu trois grilles en treillis différentes de structures d'origami d'ADN avec 5-, Espacement point à point de 10 et 20 nm pour vérifier les performances de ROSE. L'ajustement centroïde conventionnel et ROSE pourraient tous deux résoudre la structure de 20 nm avec le même budget photonique. ROSE pourrait également résoudre clairement la distance de 10 nm, qui n'a pas pu être résolu par l'ajustement du centroïde.

Les chercheurs ont démontré que ROSE pouvait résoudre une structure de 5 nm à une résolution d'environ 3 nm sur un large champ de vision de 25 x 25 m ² , ce qui signifie que ROSE a la capacité de pousser le pouvoir de résolution de SMLM à l'échelle moléculaire.

En outre, utiliser ROSE pour analyser des nanostructures cellulaires, les chercheurs ont montré que ROSE a des avantages dans la résolution de la structure creuse des filaments de microtubules simples, petites fosses recouvertes de clathrine (CCP) et nanostructures cellulaires de filament d'actine. L'analyse de corrélation en anneau de Fourier (FRC) a indiqué que ROSE améliorait la résolution finale de deux fois par rapport à la méthode d'ajustement du centroïde.

ROSE peut être étendu à l'imagerie 3D à l'échelle nanométrique en introduisant des motifs d'excitation supplémentaires le long de la direction axiale. Les chercheurs envisagent que cette méthode pourrait étendre l'application de SMLM dans l'analyse dynamique des biomacromolécules et les études structurelles à l'échelle moléculaire.