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显微镜扩张技术 助你在纳米水平上了解RNA帝国

导读: 在最初的扩张显微镜技术中,嵌入组织样本中使聚合物膨胀的物质是水。这就帮助研究者们将目的组织扩大了,研究者们可以在70纳米的分辨率下获得RNA图像,但这显然不具有极大的普遍性,因为,只有通过非常专业并且十分昂贵的显微镜才能观察到。

  OFweek仪器仪表网讯:细胞中含有成千上万的信使RNA分子,它们负责携带DNA的复制遗传指令,通过转移到其他细胞进而完成细胞间的信息交流。麻省理工学院的工程师们已经开发出一种RNA分子可视化方案,帮助研究者们以更高的分辨率在完整组织中了解RNA分子,甚至能够精确定位RNA在细胞中的位置。

  该项新技术的关键步骤是在组织成像前进行组织扩大。通过将组织自身体积扩大,就可以应用普通的高分辨率成像显微镜找到RNA。

  “现在我们可以依托细胞的膨胀过程了解RNA的空间精度,甚至我们可以很容易地在大型完整组织中找到RNA,”EdBoyden表示,他是麻省理工学院大脑与认知科学系生物工程学副教授,该研究相关文章发表于2016年出版的《自然方法》(NatureMethods)杂志上。

  研究细胞内RNA的分布可以帮助科学家们了解细胞对基因表达的控制机制,也可以帮助专家们调查一些由RNA引起的疾病的病因,找出可行的治疗方案。

  Boyden和他的同事们首次描述了这种底层技术,即显微镜(ExM)扩张技术,去年,他们已成功应用该技术形容了大样本脑组织中的蛋白质物质。该技术相关文章发表于7月4日出版的《自然·生物技术》(NatureBiotechnology)杂志上的一篇文章中,研究表明,麻省理工学院的研究团队目前已经提出了一个新版本的技术方案,采用现有的化学物质,更加方便研究者们使用。

  一个简单的过程

  在最初的扩张显微镜技术中,嵌入组织样本中使聚合物膨胀的物质是水。这就帮助研究者们将目的组织扩大了,研究者们可以在70纳米的分辨率下获得RNA图像,但这显然不具有极大的普遍性,因为,只有通过非常专业并且十分昂贵的显微镜才能观察到。然而,该方法显然面临着一系列的挑战,因为它需要一个复杂的化学标记过程,应用抗体标记目标蛋白质后,再与荧光染料以及化学锚连接,其中包含着聚丙烯酸吸水性聚合物,即聚丙烯酸酯的复杂吸水过程。

  在此基础上,通过一些列的方法改良后,终于成功扫描了一块500*500,高度为200微米的组织样本,得到了一张荧光显微镜。研究人员表明,这种技术可以应用于许多类型的组织研究中,包括大脑、胰腺、肺、脾。

  RNA成像

  在文章中,研究人员使用相同的锚定手段,但发挥的并不是修饰作用,而是起到对RNA分子的定位效果。使得所有的RNA样品固定在凝胶中,所以,此时,RNA分子就不得不停留在了原来的位置上,接受整个消化和扩张过程。

  空间精度的增强可以让科学家去探索许多关于RNA的问题,还有助于细胞功能的探究。例如,这有助于神经科学研究者们解决他们面临的一项长期的问题:在大脑储存新的记忆或技能时,神经元是如何迅速改变其连接强度的?一种假设是:具有编码蛋白质功能的RNA分子存储在细胞间的突触中,在需要的时候就会被立即翻译成蛋白质,完成这一过程。因此,该技术为进一步的细胞机制研究提供了技术保障。

责任编辑:nick
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