腫瘤細胞（藍色為細胞核，金色為細胞骨架）。

帕金森病研究的細胞實驗（藍色為細胞核，綠色為溶酶體，紅色為帕金森病特征蛋白）。

成熟的猴腎細胞（藍色為細胞核，橙色、紅色為細胞骨架）。

用熒光染料標記的細胞、細胞核（藍色）、線粒體（紅色）。

用熒光染料標記的細胞（中間偏左下有一個處于分裂末期的細胞）。（圖片均由作者提供）

在人類肉眼無法觸及的微觀宇宙里，藏著無數(shù)個神秘的“小王國”——那就是細胞的世界。

很久以前，科學(xué)家們發(fā)明了顯微鏡，看到了肉眼看不到的東西，打開了一扇通往神秘世界的大門。不過，那時候的光學(xué)顯微鏡不太給力，只能放大幾百倍，分辨率也很低，細胞就像被蒙上了一層薄紗，模糊得好多細節(jié)都看不清。后來，科學(xué)家們又發(fā)明了激光掃描共聚焦顯微鏡等一系列厲害的顯微鏡。這些顯微鏡分辨率達到納米級別，能把細胞里的各種小細節(jié)看得清清楚楚。這個過程中，用到了一個神奇的“發(fā)光小精靈”——熒光染料。

細胞染色時，實驗人員要先將不同性能的熒光染料分散于緩沖液中，使其與待檢的細胞充分接觸，識別它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)。在顯微鏡下觀察，熒光染料就像排爆兵一樣，給細胞里的各種結(jié)構(gòu)都插上閃閃發(fā)光的“小旗子”進行標記。想象一下，細胞里的那些細胞器，比如線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等，原本就像混在一堆沙子里的小石子，難以辨認，但有了熒光染料，這些細胞結(jié)構(gòu)各自發(fā)出獨特的光芒，瞬間變得清晰可見。

科學(xué)家利用這些“發(fā)光小精靈”，精準地“打開”不同細胞結(jié)構(gòu)的“鎖”。比如DNA的“超級粉絲”——Hoechst 33342，它特別喜歡和細胞核里的DNA結(jié)合，當(dāng)它進入細胞后，就像個小追蹤器一樣，滲透進細胞核迅速找到DNA并緊緊地“抱住”它。這樣細胞核就會發(fā)出明亮的熒光，在顯微鏡下一目了然。

有了熒光染料的幫助，科學(xué)家們可以輕松地觀察到細胞的分裂過程，就像看一場精彩的微觀“舞臺劇”。在細胞分裂時，染色體的變化通過熒光標記清晰呈現(xiàn)，讓科學(xué)家們對細胞的遺傳信息傳遞有了更深入的了解。

這些研究成果，都對醫(yī)學(xué)發(fā)展有很大幫助。在癌癥診斷中，熒光染料可以標記癌細胞，讓醫(yī)生在手術(shù)中更容易識別和切除腫瘤。熒光染料還可以用于藥物研發(fā)，科學(xué)家可以用它來追蹤藥物在細胞內(nèi)的作用過程，了解藥物是否到達了目標部位，以及是如何發(fā)揮作用的，從而優(yōu)化藥物的設(shè)計和研發(fā)。

（作者系中國科學(xué)院過程工程研究所生物藥制備與遞送全國重點實驗室副研究員）

責(zé)任編輯：胡惠雯