生物體系内的動态組裝行為是衆多生物學效應的分子基礎，但是分子組裝過程的短暫性和複雜的動态學使得對該過程的了解十分困難。目前的成像技術不能有效地示蹤細胞内分子組裝過程，而對這些實時的成像資訊與其對應的生物學效應之間聯系的了解十分重要。
鑒于此，德國馬克斯-普朗克高分子研究所Tanja Weil教授和David Ng博士團隊科研人員首次利用相量-熒光壽命成像技術（Phasor - FLIM）以及光電聯用顯微技術（CLEM）對活細胞内人工超分子組裝體的形成進行了實時監測，通過對組裝體形成的時間、空間次元的研究揭露了納米超分子結構的形成導緻的時間對應的細胞代謝異常。該生物學效應源于細胞内超分子自組裝引起的内吞體代謝異常，進而顯著降低了細胞對葡萄糖的攝取能力，對線粒體呼吸功能産生顯著影響。以上研究工作近期發表在JACS上，馬克斯-普朗克高分子研究所博士生任勇為文章第一作者，Tanja Weil教授和David Ng博士為文章的通訊作者。
圖1. 細胞内超分子多肽組裝過程Phasor-FLIM 成像及其對應生物效應示意圖
要點：
利用相量-熒光壽命成像技術（Phasor- FLIM）對超分子多肽組裝體在細胞内形成的全過程進行了實時成像。區分于傳統的熒光強度/波長為基礎的成像，通過靈敏檢測多肽組裝過程中引起熒光基團熒光壽命的變化，從時間和空間上解析出多肽單體、組裝中間體、成熟組裝體在細胞内的分布，由此對應其生物學效應。
圖2. 細胞内超分子多肽組裝過程Phasor-FLIM成像以及組裝體的CLEM/Tomography成像
利用光電聯用顯微技術（CLEM）和斷層掃描（Tomography）成像技術對細胞内多肽組裝體的形貌、空間分布、3-D結構進行精準表征，發現在細胞内的超分子組裝與細胞内吞體融合，形成了具有綠色熒光，内部具有空腔結構，外部被納米纖維包圍的納米組裝體，該組裝體的形成與細胞代謝異常有着密切的聯系。基于此，作者考察了超分子組裝對細胞内吞體相關代謝通路的影響， 發現該組裝體與細胞内吞體融合，幹擾了細胞内吞體的代謝，顯著地降低了細胞對葡萄糖的攝取能力，進而導緻了線粒體呼吸功能異常，進而引起了細胞凋亡。
參考文獻：Yong Ren. et al. Supramolecular Assembly in Live Cells Mapped by Real-Time Phasor-Fluorescence Lifetime Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c01279https://doi.org/10.1021/jacs.4c01279來源：高分子科學前沿