个人简介

　　章永登博士于2008年毕业于中南大学生物医学工程专业，2013年获得华中科技大学（中国科学院生物物理研究所联合培养）生物物理学博士学位。2014-2020年在美国耶鲁大学从事博士后研究。2020年10月加入西湖大学生命科学学院任特聘研究员，研究方向为超分辨荧光显微成像技术的开发与生物学应用。

学术成果

　　光学显微镜的发展是生命科学研究的基石。然而，传统光学显微镜受制于阿贝衍射极限，其分辨率无法满足在分子层面解析细胞精细结构与动态过程的需求。超分辨荧光成像技术的出现，革命性地突破了这一物理屏障，使得在纳米尺度对细胞进行原位、精确定量研究成为可能。这为揭示复杂生命过程的分子机制、探究重大疾病的致病机理提供了前所未有的强大工具。尽管超分辨技术已取得长足进步，但在前沿生命科学应用中，我们仍面临两大核心挑战：

1. 静态结构的极致解析：如何在固定细胞样本中，实现低于5纳米的分子级三维成像，从而精确描绘蛋白质复合物等亚细胞结构的分子构件与空间排布。

2. 动态过程的精准捕捉：如何对活细胞进行长时程、多靶标、三维各向同性的超分辨成像（~100纳米），以实时追踪细胞器间的动态互作和分子事件的瞬时变化。

为攻克上述技术瓶颈，本实验室成功研发了一系列创新的超分辨成像技术：

· 4Pi-SMS：高精度三维多色单分子定位

我们开发的基于双物镜干涉的单分子定位技术（4Pi-Single Molecule Switching Nanoscopy, 4Pi-SMS），在全细胞范围内实现了10-15纳米的三维各向同性分辨率。该技术具备三色成像能力，为高精度解析细胞器（如线粒体、内质网等）的精细结构、组装机制及其复杂的相互作用网络提供了关键技术支持。

· 4Pi-SIM：长时程四维活细胞动态成像

我们开发了基于双物镜干涉的三维结构光照明显微技术（4Pi-Structured Illumination Microscopy, 4Pi-SIM），首次将100纳米级的三维各向同性分辨率应用于活细胞动态成像。该技术成像速度快、光毒性低，能够支持长达数小时（采集500-600个时间点）的连续观测，并可进行双色同步成像，从而能够实时捕捉三维空间中不同细胞器间的快速、瞬时相互作用过程。

· 4Pi-SIMFLUX：分子级三维定位精度

通过将结构光照明与单分子荧光干涉相结合，我们开发了4Pi-SIMFLUX技术。该技术在固定细胞中实现了2纳米的三维各向同性定位精度，达到了前所未有的分子级分辨率。这使得在完整的细胞环境中，对生物大分子复合体的空间位置进行多色、精确的三维“点云”重构成为现实。

上述系列技术的成功研发，为在纳米尺度下阐明亚细胞结构与动态行为提供了强有力的研究工具箱。立足于此，本实验室将继续致力于开发下一代超分辨率荧光显微成像技术，建立贯穿固定细胞与活细胞、覆盖从结构到功能的分子水平成像新方法。我们的目标是推动纳米级别的原位生物学研究和定量分析进入新的纪元。同时，本课题组将秉持开放合作的精神，与国内外生物学实验室紧密合作，利用我们独特的成像技术优势，共同挑战生命科学领域的重大前沿问题。

代表论文

1. Wang, Q.*, Zheng, B.*, Yu, Z., Zhan, Y., Dai, Q., Wang, X., Li, S., Qiao, Y., Chen, L., Yu, X., Lin, Y. & Zhang, Y.^# 4Pi-SIMFLUX: 4Pi single-molecule localization microscopy with structured illumination. Nature Methods, in press (2025).

2. Ouyang, Z.*, Wang, Q.*, Li, X.*, Dai, Q., Tang, M., Shao, L., Gou, W., Yu, Z., Chen, Y., Zheng, B., Chen, L., Ping, C., Bi, X., Xiao, B., Yu, X., Liu, C., Chen, L.^#, Fan, J.^#, Huang, X.^# & Zhang, Y.^# Elucidating subcellular architecture and dynamics at isotropic 100-nm resolution with 4Pi-SIM. Nature Methods 22, 335-347 (2025). doi: 10.1038/s41592-024-02515-z

3. Zhang, Y.*, Schroeder, L.K.*, Lessard, M.D., Kidd, P., Chung, J., Song, Y., Benedetti, L., Li, Y., Ries, J., Grimm, J.B., Lavis, L.D., De Camilli, P., Rothman, J.E., Baddeley, D. & Bewersdorf, J.^# Nanoscale subcellular architecture revealed by multicolor three-dimensional salvaged fluorescence imaging. Nature Methods 17, 225-231 (2020). doi: 10.1038/s41592-019-0676-4

4. Zhang, Y.*, Lara-Tejero, M.*, Bewersdorf, J.^# & Galan, J.E.^# Visualization and characterization of individual type III protein secretion machines in live bacteria. PNAS 114, 6098-6103 (2017). doi: 10.1073/pnas.1705823114

5. Takakura, H.*, Zhang, Y.*, Erdmann, R.S.*, Thompson, A.D.*, Lin, Y., McNellis, B., Rivera-Molina, F., Uno, S.N., Kamiya, M., Urano, Y., Rothman, J.E., Bewersdorf, J., Schepartz, A.^# & Toomre, D.^# Long time-lapse nanoscopy with spontaneously blinking membrane probes. Nature Biotechnology 35, 773-780 (2017). doi: 10.1038/nbt.3876

6. Zhang, Y.*, Gu, L.*, Chang, H.*, Ji, W.*, Chen, Y., Zhang, M., Yang, L., Liu, B., Chen, L.^# & Xu, T.^# Ultrafast, accurate, and robust localization of anisotropic dipoles. Protein & Cell 4, 598-606 (2013). doi: 10.1007/s13238-013-3904-1

7. Zhang, M.*, Chang, H.*, Zhang, Y.*, Yu, J., Wu, L., Ji, W., Chen, J., Liu, B., Lu, J., Liu, Y., Zhang, J., Xu, P.^# & Xu, T.^# Rational design of true monomeric and bright photoactivatable fluorescent proteins. Nature Methods 9, 727-729 (2012). doi: 10.1038/nmeth.2021

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https://scholar.google.com/citations?user=XiG1gVwAAAAJ&hl=en

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