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新擴(kuò)張顯微技術(shù)揭示細(xì)胞和組織中難以成像的納米結(jié)構(gòu)
2022年09月01日 10:12:51
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：3821
近日，麻省理工學(xué)院的研究人員在擴(kuò)張顯微鏡技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出一種新的方法，通過擴(kuò)大細(xì)胞或組織樣本來疏導(dǎo)本來擠在一起的分子，使其更容易被熒光標(biāo)簽標(biāo)記，從而讓科學(xué)家能夠看到以前難以成像的分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】一個(gè)活細(xì)胞的蛋白質(zhì)和其他分子往往緊密地結(jié)合在一起形成密集的團(tuán)簇。由于一般成像方法所用的熒光標(biāo)簽無法嵌入分子之間，因此這些密集的團(tuán)簇很難被成像。
近日，麻省理工學(xué)院的研究人員在《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，他們?cè)跀U(kuò)張顯微鏡技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出一種新的方法，通過擴(kuò)大細(xì)胞或組織樣本來疏導(dǎo)本來擠在一起的分子，使其更容易被熒光標(biāo)簽標(biāo)記，從而讓科學(xué)家能夠看到以前難以成像的分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
對(duì)細(xì)胞內(nèi)的特定蛋白質(zhì)或其他分子成像需要用抗體攜帶的熒光標(biāo)簽對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記，使熒光標(biāo)簽與目標(biāo)分子結(jié)合。典型的細(xì)胞蛋白直徑通常約為2-5納米，而抗體的長度約10納米。因此，如果目標(biāo)分子過于密集，抗體就無法接觸到它們。這就是傳統(tǒng)熒光成像面臨的問題。研究人員用熱代替酶來軟化組織，使組織在膨脹20倍的同時(shí)保持蛋白質(zhì)的完整性，然后將分離的蛋白擴(kuò)增后進(jìn)行熒光標(biāo)記，從而解決了蛋白質(zhì)無法被標(biāo)記的問題。
研究人員表示：“很明顯，擴(kuò)大過程將揭示許多新的生物發(fā)現(xiàn)。如果生物學(xué)家和臨床醫(yī)生一直在研究大腦中的一種蛋白質(zhì)或另一種生物標(biāo)本，并以常規(guī)的方式對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記，他們可能會(huì)遺漏整個(gè)現(xiàn)象類別。”利用這項(xiàng)技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)神經(jīng)元突觸中發(fā)現(xiàn)的納米結(jié)構(gòu)以及與阿爾茨海默病相關(guān)的β淀粉樣蛋白斑塊的結(jié)構(gòu)及進(jìn)行了詳細(xì)成像。
在神經(jīng)元突觸研究中，研究人員對(duì)7種不同的突觸蛋白進(jìn)行了標(biāo)記和成像，詳細(xì)地觀察到由鈣通道與其他突觸蛋白排列而成的使突觸通信更有效的“納米柱”。突觸蛋白與神經(jīng)退行性疾病有關(guān)，此前沒有工具可以很好地可視化突觸，而這項(xiàng)技術(shù)提供了一種有效的方法用于研究許多有關(guān)突觸蛋白功能障礙的生物學(xué)問題。
在對(duì)淀粉樣蛋白β的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了以前從未見過的周期性納米團(tuán)簇，這些淀粉樣蛋白簇還包括鉀通道。研究人員還發(fā)現(xiàn)淀粉樣β分子沿著軸突形成螺旋結(jié)構(gòu)。
兩項(xiàng)研究都表明這項(xiàng)技術(shù)在阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病中可以發(fā)揮出重要的作用，幫助人類更深入地了解大腦的功能和結(jié)構(gòu)。
(資料來源：科技日?qǐng)?bào) 、生物通)
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