Техника микроскопии раскрывает скрытые наноструктуры в клетках и тканях
Исследователи MIT разработали новый метод, позволяющий визуализировать молекулы и клеточные структуры, которые ранее были невидимы из-за высокой плотности упаковки в живых клетках.
Суть метода
Технология, названная expansion revealing (раскрытие при расширении), решает проблему невозможности доступа крупных флуоресцентных меток (антител, ~10 нм) к плотно упакованным целевым белкам (2–5 нм).
Метод основан на более ранней технике микроскопии расширения (expansion microscopy), но с ключевым улучшением:
- Сначала расширение, затем маркировка. Образец ткани расширяется в 20 раз с помощью нагрева (вместо ферментативного расщепления белков), что сохраняет белки целыми.
- После расширения и "разуплотнения" молекул становятся доступными для связывания с флуоресцентными антителами.
Ключевые результаты
- В синапсах нейронов удалось детально визуализировать наностолбики (nanocolumns) — структуры из кальциевых каналов, выстроенных в ряд с другими синаптическими белками, что повышает эффективность синаптической передачи.
- В мозге мышей с моделью болезни Альцгеймера обнаружены новые
паттерны бета-амилоида:
- Периодические нанокластеры, включающие калиевые каналы.
- Спиральные структуры вдоль аксонов.
Значение и перспективы
Технология доступна: для её использования требуется оборудование, обычно имеющееся в академических лабораториях.
Открывает новую биологию: метод позволяет увидеть "целые категории явлений", упускаемые при классическом окрашивании.
Применения: изучение синаптических дисфункций при нейродегенеративных заболеваниях, белковых агрегатов при болезни Паркинсона, патогенов и процессов старения мозга.
Будущее развитие:
- Одновременная визуализация до 20 белков.
- Адаптация для работы с образцами человеческих тканей.
- Интеграция с нанопроводниковыми устройствами для объединения структурного и функционального анализа мозга.
Авторы: Старшие авторы — Эдвард Бойден (MIT), Ли-Хуэй Цай (MIT) и Томас Бланпид (Университет Мэриленда). Ведущие авторы — Деблина Саркар (MIT), Джинён Кан и Асмамау Васси. Исследование опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.
