在当前由 MPI 生物化学和 LMU 的 Jungmann 实验室的 Eduard Unterauer 领导的研究中，研究人员展示了 SUM-PAINT。这是超分辨率显微镜的一项新技术发展，首次允许对大量蛋白质进行非常快速且几乎无限的可视化和绘图。

该研究的共同第一作者 Eduard Unterauer 表示：“生命系统的复杂性范围从整个生物体和组织，到复杂的细胞网络的结构，再到单个生物分子的组织和相互作用。”

“为了从整体上理解这种复杂性，必须同时研究单个生物分子的位置、身份和相互作用。这种结合多个信号的方法称为多重方法。必须克服四个关键挑战才能全面了解蛋白质组织：灵敏度、吞吐量、空间分辨率和复用能力。”

该团队专注于大脑中神经元细胞的复杂环境，创建了首个具有 30 种不同蛋白质类型的单分子分辨率的神经元图谱。凭借提高的通量和复用能力，他们能够解开近 900 个单独突触的突触蛋白组成的复杂性。

为了进一步探索这些大数据集，研究团队开发了基于机器学习的分析管道。通过分析成像数据集中的 1,600 个特征，例如蛋白质含量、分布或形状，科学家们发现了一种以前未知的化学突触类型。这些突触仅占所有突触的 1% 左右。使用其他成像技术无法检测到它们。

通过 SUM-PAINT，该团队提供了一个集成的数据生成和分析工作流程，可供世界各地的研究人员使用。 SUM-PAINT 相对容易与市售显微镜一起使用。

“我们相信，SUM-PAINT 不仅是在分子水平上破译细胞生物学复杂性的里程碑，而且是发现神经退行性疾病新治疗方法的潜在突破，”该研究负责人 Ralf Jungmann 说道。 MPI 生物化学分子成像和生物纳米技术研究小组的成员，也是 LMU 生命分子物理学主席。

通过在分子水平上提供大量蛋白质的位置和相互作用的详细视图，SUM-PAINT 为研究以前隐藏的神经系统疾病细节提供了前所未有的机会。通过这种方式，新方法可以有助于更深入地了解帕金森氏症或阿尔茨海默氏症痴呆等疾病的潜在机制。