新擴張顯微技術揭示細胞和組織中難以成像的納米結構
【化工儀器網 項目成果】一個活細胞的蛋白質和其他分子往往緊密地結合在一起形成密集的團簇。由于一般成像方法所用的熒光標簽無法嵌入分子之間，因此這些密集的團簇很難被成像。
近日，麻省理工學院的研究人員在《自然·生物醫學工程》期刊上發表了一項研究成果，他們在擴張顯微鏡技術基礎上開發出一種新的方法，通過擴大細胞或組織樣本來疏導本來擠在一起的分子，使其更容易被熒光標簽標記，從而讓科學家能夠看到以前難以成像的分子和細胞結構。
對細胞內的特定蛋白質或其他分子成像需要用抗體攜帶的熒光標簽對其進行標記，使熒光標簽與目標分子結合。典型的細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，如果目標分子過于密集，抗體就無法接觸到它們。這就是傳統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倍的同時保持蛋白質的完整性，然后將分離的蛋白擴增后進行熒光標記，從而解決了蛋白質無法被標記的問題。
研究人員表示：“很明顯，擴大過程將揭示許多新的生物發現。如果生物學家和臨床醫生一直在研究大腦中的一種蛋白質或另一種生物標本，并以常規的方式對其進行標記，他們可能會遺漏整個現象類別。”利用這項技術，研究團隊對神經元突觸中發現的納米結構以及與阿爾茨海默病相關的β淀粉樣蛋白斑塊的結構及進行了詳細成像。
在神經元突觸研究中，研究人員對7種不同的突觸蛋白進行了標記和成像，詳細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”。突觸蛋白與神經退行性疾病有關，此前沒有工具可以很好地可視化突觸，而這項技術提供了一種有效的方法用于研究許多有關突觸蛋白功能障礙的生物學問題。
在對淀粉樣蛋白β的研究中，研究人員發現了以前從未見過的周期性納米團簇，這些淀粉樣蛋白簇還包括鉀通道。研究人員還發現淀粉樣β分子沿著軸突形成螺旋結構。
兩項研究都表明這項技術在阿爾茨海默病、帕金森病等神經退行性疾病中可以發揮出重要的作用，幫助人類更深入地了解大腦的功能和結構。
(資料來源：科技日報 、生物通)
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