Новые методы расширяющей микроскопии усиливают влияние исследований

Беспрецедентные виды внутренней части клеток и других наноструктур теперь возможны благодаря инновациям в расширяющей микроскопии. Эти достижения могут помочь в будущем лучше понять нейробиологию, патологию и многие другие области биологии и медицины.

В газете«Magnify — это универсальная стратегия молекулярного закрепления для расширяющей микроскопии», опубликованная в журнале Nature Biotechnology, сотрудники из Университета Карнеги-Меллон, Университета Питтсбурга и Университета Брауна описывают новые протоколы для получившей название Magnify.

«Magnify может стать мощным и доступным инструментом для биотехнологического сообщества», — сказал Юнсинь (Леон) Чжао, доцент кафедры биологических наук по развитию карьеры семьи Эберли.

Лаборатория биофотоники Чжао является лидером в области получения изображений биологических образцов со сверхвысоким разрешением посредством физического расширения образцов в процессе, известном как расширяющая микроскопия. В ходе этого процесса образцы помещаются в набухающий гидрогель, который однородно расширяется, увеличивая расстояние между молекулами, позволяя наблюдать их с большим разрешением. Это позволяет наноразмерным биологическим структурам, которые раньше можно было увидеть только с помощью дорогостоящих методов визуализации с высоким разрешением, теперь можно увидеть с помощью стандартных инструментов микроскопии.

Magnify — это вариант расширяющей микроскопии, который позволяет исследователям использовать новую формулу гидрогеля, изобретенную командой Чжао, которая сохраняет спектр биомолекул, предлагает более широкое применение к различным тканям и увеличивает скорость расширения до 11 раз линейно или ~1300 раз от исходного объема.

«Мы преодолели некоторые давние проблемы расширяющей микроскопии», — сказал Чжао. «Одним из главных преимуществ Magnify является универсальная стратегия сохранения биомолекул ткани, включая белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, в расширенном образце».

Чжао сказал, что сохранение различных биологических компонентов в неприкосновенности очень важно, поскольку предыдущие протоколы требовали устранения множества различных биомолекул, которые удерживали ткани вместе. Но эти молекулы могут содержать ценную информацию для исследователей.

«Раньше, чтобы сделать клетки действительно расширяемыми, нужно было использовать ферменты для переваривания белков, поэтому в конечном итоге у вас был пустой гель с метками, указывающими расположение интересующего белка», — сказал он. Благодаря новому методу молекулы остаются нетронутыми, и в одном образце можно пометить несколько типов биомолекул.

«Раньше это было похоже на вопросы с одним выбором. Если вы хотите пометить белки, это будет протокол первой версии. Если вы хотите пометить ядра, то это будет другая версия», — сказал Чжао. «Если вы хотели сделать одновременную визуализацию, это было сложно. Теперь с помощью Magnify вы можете выбрать несколько объектов для маркировки, таких как белки, липиды и углеводы, и визуализировать их вместе».

Исследователи лаборатории Александра Климас, постдокторант, и Брендан Галлахер, аспирант, были первыми соавторами статьи.

«Это доступный способ получения изображений образцов в высоком разрешении», — сказал Климас. «Традиционно вам нужно дорогое оборудование, специальные реагенты и обучение. Однако этот метод широко применим ко многим типам подготовки проб, и его можно рассматривать с помощью стандартных микроскопов, которые есть в биологической лаборатории».

Галлахер, имеющий опыт работы в области нейробиологии, сказал, что их целью было сделать протоколы максимально совместимыми для исследователей, которые могли бы извлечь выгоду из принятия Magnify как части своих наборов инструментов.

«Одна из ключевых концепций, которую мы старались учитывать, заключалась в том, чтобы встретиться с исследователями там, где они находятся, и попросить их изменить как можно меньше вещей в своих протоколах», — сказал Галлахер. «Он работает с различными типами тканей, методами фиксации и даже с тканями, которые были законсервированы и сохранены. Он очень гибок, поскольку вам не обязательно полностью перепроектировать эксперименты с учетом Magnify; он будет работать с тем, что у вас уже есть. ."