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顯微鏡擴(kuò)張技術(shù),助你在納米水平上了解RNA帝國

文章來源:科訊醫(yī)療網(wǎng)發(fā)布日期:2016-07-06瀏覽次數(shù):756

       細(xì)胞中含有成千上萬的信使RNA分子,它們負(fù)責(zé)攜帶DNA的復(fù)制遺傳指令,通過轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞進(jìn)而完成細(xì)胞間的信息交流。麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種RNA分子可視化方案,幫助研究者們以更高的分辨率在完整組織中了解RNA分子,甚至能夠精確定位RNA在細(xì)胞中的位置。 
       該項(xiàng)新技術(shù)的關(guān)鍵步驟是在組織成像前進(jìn)行組織擴(kuò)大。通過將組織自身體積擴(kuò)大,就可以應(yīng)用普通的高分辨率成像顯微鏡找到RNA。 
       “現(xiàn)在我們可以依托細(xì)胞的膨脹過程了解RNA的空間精度,甚至我們可以很容易地在大型完整組織中找到RNA,”Ed Boyden 表示,他是麻省理工學(xué)院大腦與認(rèn)知科學(xué)系生物工程學(xué)副教授,該研究相關(guān)文章發(fā)表于2016年出版的《自然方法》( Nature Methods)雜志上。 
       研究細(xì)胞內(nèi)RNA的分布可以幫助科學(xué)家們了解細(xì)胞對(duì)基因表達(dá)的控制機(jī)制,也可以幫助專家們調(diào)查一些由RNA引起的疾病的病因,找出可行的治療方案。 
       Boyden 和他的同事們描述了這種底層技術(shù),即顯微鏡(ExM)擴(kuò)張技術(shù),去年,他們已成功應(yīng)用該技術(shù)形容了大樣本腦組織中的蛋白質(zhì)物質(zhì)。該技術(shù)相關(guān)文章發(fā)表于7月4日出版的《自然·生物技術(shù)》(Nature Biotechnology )雜志上的一篇文章中,研究表明,麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)提出了一個(gè)新版本的技術(shù)方案,采用現(xiàn)有的化學(xué)物質(zhì),更加方便研究者們使用。 
       一個(gè)簡(jiǎn)單的過程

       在初的擴(kuò)張顯微鏡技術(shù)中,嵌入組織樣本中使聚合物膨脹的物質(zhì)是水。這就幫助研究者們將目的組織擴(kuò)大了,研究者們可以在70納米的分辨率下獲得RNA圖像,但這顯然不具有極大的普遍性,因?yàn)椋挥型ㄟ^非常專業(yè)并且十分昂貴的顯微鏡才能觀察到。然而,該方法顯然面臨著一系列的挑戰(zhàn),因?yàn)樗枰粋€(gè)復(fù)雜的化學(xué)標(biāo)記過程,應(yīng)用抗體標(biāo)記目標(biāo)蛋白質(zhì)后,再與熒光染料以及化學(xué)錨連接,其中包含著聚丙烯酸吸水性聚合物,即聚丙烯酸酯的復(fù)雜吸水過程。 
       在此基礎(chǔ)上,通過一些列的方法改良后,終于成功掃描了一塊500 * 500,高度為200微米的組織樣本,得到了一張熒光顯微鏡。研究人員表明,這種技術(shù)可以應(yīng)用于許多類型的組織研究中,包括大腦、胰腺、肺、脾。 RNA成像

       在文章中,研究人員使用相同的錨定手段,但發(fā)揮的并不是修飾作用,而是起到對(duì)RNA分子的定位效果。使得所有的RNA樣品固定在凝膠中,所以,此時(shí),RNA分子就不得不停留在了原來的位置上,接受整個(gè)消化和擴(kuò)張過程。 
       空間精度的增強(qiáng)可以讓科學(xué)家去探索許多關(guān)于RNA的問題,還有助于細(xì)胞功能的探究。例如,這有助于神經(jīng)科學(xué)研究者們解決他們面臨的一項(xiàng)長(zhǎng)期的問題:在大腦儲(chǔ)存新的記憶或技能時(shí),神經(jīng)元是如何迅速改變其連接強(qiáng)度的?一種假設(shè)是:具有編碼蛋白質(zhì)功能的RNA分子存儲(chǔ)在細(xì)胞間的突觸中,在需要的時(shí)候就會(huì)被立即翻譯成蛋白質(zhì),完成這一過程。因此,該技術(shù)為進(jìn)一步的細(xì)胞機(jī)制研究提供了技術(shù)保障。