文献来源(原厂文献库标注:Super-Resolution (DRIM))
Li, S. et al. Basal actomyosin pulses expand epithelium coordinating cell flattening and tissue elongation. Nature Communications 15, 3000 (2024).
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-47236-1
INSCOPER 文献库:https://www.inscoper.com/scientific-publications-2/
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文中论文插图来自该文(Nat. Commun.,开放获取,Creative Commons CC BY 4.0),转载时保留作者、期刊与 DOI 标注。原厂对照图来自 INSCOPER 公开产品/应用页面素材,另行列明来源。
研究背景:一个看似矛盾的形态发生问题
在发育生物学中,肌动蛋白—肌球蛋白(actomyosin)网络通常被理解为收缩装置:通过产生张力,缩小细胞面积或收紧细胞连接,从而改变细胞与组织形状。然而,当组织在机械应力下需要扩张时,细胞往往又会强化并极化 actomyosin 网络以缓冲应力。于是出现一个经典冲突:
网络的收缩属性增强了,细胞/组织却表现出扩张行为——二者如何同时成立?
Li 等人选择果蝇卵发生后期的滤泡上皮作为模型。该阶段卵母细胞快速生长,覆盖其上的上皮细胞需要增大基底面积、变扁平并沿组织轴延展。作者观察到一种少见的上皮扩张波(epithelial expansion wave)行为,并围绕 Rac1、Rho1、基底脉冲式 actomyosin、膜皱褶(ruffles)与黏着斑等要素,系统解析了“先增大、再稳定”基底面积,从而完成细胞扁平化与组织伸长的机制。

图1.滤泡细胞基底 actomyosin 脉冲变化与上皮扩张行为相关。 论文展示了扩张波过程中细胞基底形态、动力学与 actomyosin 相关表型的整体框架(含活体成像与定量面板)。
来源:Li et al., Nat. Commun. 15, 3000 (2024), Fig. 1;https://doi.org/10.1038/s41467-024-47236-1(CC BY 4.0)
实验在做什么:从整体动态到纳米结构
研究工作大致可分为三层:
1. 组织尺度的活体动态
用活细胞成像定量滤泡细胞基底面积、周长、运动速度、皱褶出现方位与时相,区分腹部/背部亚区差异,刻画扩张波的时空进程(见图1及相关定量)。
2. 信号与结构模块的功能拆解
通过遗传扰动与光遗传学等手段,分析 Rac1、Rho1 与黏着斑相关结构如何分别影响皱褶、应力纤维稳定性以及基底面积的增加与维持;并将细胞变化与卵母细胞生长/伸长相互耦合起来理解。
3. 超分辨尺度的网络形态与动态
为回答“这些基底 actomyosin 网络究竟长什么样、是否按经典收缩纤维工作”,作者引入 随机照明显微术(Random Illumination Microscopy, RIM),对基底 actomyosin 网络进行超分辨活细胞成像,再从重建图像中提取纤维状结构,比较不同时相的形态与动态特征。
论文指出:这些基底脉冲式 actomyosin 网络呈现非收缩力学特征、非线性结构,以及 F-actin 与 Myosin-II 在时空上的信号分离,提示其具有此前较少强调的扩张相关属性;结合生物物理建模,可较好模拟上皮扩张波。

图2.基底 actomyosin 网络的扩张相关属性。 作者使用 RIM 获取不同时相基底 actomyosin 的超分辨活细胞图像,并分割纤维结构:波前阶段网络沿背腹轴更连续;铺展阶段则呈现更不连续/片段化模式,并分析 F-actin 与 Myosin-II 的时空关系,为“非经典收缩、具有扩张属性”的解读提供图像学证据。
来源:Li et al., Nat. Commun. 15, 3000 (2024), Fig. 6;https://doi.org/10.1038/s41467-024-47236-1(CC BY 4.0)
liveDRIM / RIM 在文中的关键作用是什么?
本稿对应原厂文献库中的 Super-Resolution (DRIM) 条目;正文方法写的是 RIM。RIM 是方法学名称,liveDRIM 是将其产品化、工程化的动态随机照明超分辨成像系统路径(原厂亦常以该果蝇工作为 liveDRIM 代表性案例)。本篇 Methods 中,作者使用 RIM 获取超分辨活细胞图像,并由 INSCOPER 软件驱动照明、相机与相关硬件的同步采集。
在这一科学问题里,作用可概括为三点:
1. 在厚、弯、散射的上皮中读出结构
滤泡上皮并非理想薄层培养细胞:组织弯曲,目标常在多层散射之后的基底侧。依赖严格周期结构照明的超分辨路径,在此类样本中更易因像差与散射导致图案失真。RIM 以随机散斑照明 + 统计重建获取超分辨信息,使作者能在接近生理的组织环境中观察基底 actomyosin 的纳米尺度组织方式(见图2)。
2. 把“收缩 vs 扩张”推进到可检验的图像证据
若仅有衍射极限成像,纤维是否连续、是否呈经典收缩应力纤维形貌、F-actin 与 myosin 是否共定位,往往难以判定。图2所示的 RIM 结果,正是把机制讨论从“推测”推进到“可分割、可比较的超分辨结构”。
3. 在超分辨与活体动力学之间取得可用折中
形态发生依赖分钟至小时尺度的脉冲与波传播。作者需要的不只是更清晰的静态图,而是能跟随网络重组的活体超分辨数据。RIM 路径强调速度与光毒性平衡;配合 INSCOPER 多器件同步,使超分辨能够进入发育动态实验。
为便于非方法学读者直观感受“宽场 vs 随机照明超分辨”的信息增益,下图给出原厂公开的肌球蛋白相关对照示例(非本文原始数据,仅作技术直观对照):


图3.宽场与 liveDRIM 路径的直观对照(原厂示例图)。 用于说明随机照明超分辨相对常规宽场在纤维结构可读性上的差异;不是 Li et al. 2024 论文原始图。
来源:INSCOPER 官网 liveDRIM 公开素材
https://www.inscoper.com/wp-content/uploads/2026/02/Myosin_Widefield_modality.jpg
https://www.inscoper.com/wp-content/uploads/2026/02/Myosin_liveDRIM_modality.jpg
一句话总结:
没有 RIM(liveDRIM 技术路径)提供的厚样本活体超分辨,作者很难把“actomyosin 本应收缩、组织却在扩张”这一矛盾,落实为可观测的纳米结构与动态机制;图2即是这一桥梁的直接证据。
对成像平台与选型的启发
1. 当问题同时要求活体、一定厚度/散射、约百纳米量级结构分辨时,随机照明类超分辨值得优先评估。
2. 本工作的采集由 INSCOPER 协调光源、空间光调制与相机等环节;超分辨是光学与同步控制的闭环。
3. 对外表述应克制:它解决的是特定权衡下的成像可达性,并不替代 STED、单分子定位等极限分辨率路线。
参考文献与图片来源
1. Li, S. et al. Nat. Commun. 15, 3000 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47236-1
2. Mangeat, T. et al. Cell Rep. Methods 1, 100009 (2021). https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2021.100009
3. INSCOPER Scientific Publications(筛选:Super-Resolution (DRIM)). https://www.inscoper.com/scientific-publications-2/
4. 图1、图2:同上文献 Fig. 1、Fig. 6(CC BY 4.0)
5. 图3:INSCOPER 官网 liveDRIM 公开对照图(见上列 URL)
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