Новые методы расширяют возможности микроскопии расширения: визуализация липидных мембран и высокоразрешающее картирование белков
Исследователи из лаборатории профессора Эдварда Бойдена в McGovern Institute for Brain Research представили два новых метода, значительно расширяющих возможности микроскопии расширения — высокоразрешающей техники визуализации, представленной группой в 2015 году.
Цель: достичь "снимка всей жизни вплоть до её фундаментальных строительных блоков".
Визуализация клеточных мембран: umExM
- Метод: Ультраструктурная мембранная микроскопия расширения (umExM), описанная 12 февраля в Nature Communications.
- Задача: Решить проблему плотного мечения тонких липидных мембран, образующих границы клеток и органелл, для световой микроскопии в интактных тканях.
- Разработка: Под руководством Тэ Шина (Tay Shin) был создан специальный зонд, который связывается с липидами мембраны, интегрируется в гидрогель для расширения и несёт флуоресцентную метку.
- Результат: Метод позволяет чётко видеть контуры клеток, идентифицировать дендриты и длинные аксоны нейронов, что упрощает трассировку нейронных сетей. Раньше такая задача требовала электронной микроскопии.
- Преимущество: Сочетание визуализации мембран с флуоресцентным мечением белков даёт полную картину расположения белков относительно структуры клетки.
Мультиплексная визуализация белков: multiExR
- Метод: Мультиплексное расширенное выявление (multiExR), описанное 9 ноября 2024 года в Nature Communications.
- Задача: Одновременная визуализация множества различных белков в одном образце.
- Принцип: Последовательное мечение белков в расширенном образце флуоресцентными антителами, съёмка, "смывка" меток и повторение цикла для новых белков.
- Ключевая проблема и решение: Для точного совмещения множества снимков одного участка ткань маркировали по кровеносным сосудам и структурным белкам, которые служили реперными точками. Специальное ПО интегрировало все изображения в одну картину.
- Применение и открытие: Метод использовали для изучения амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера, визуализировав 23 белка. Обнаружено неожиданное присутствие в бляшках рецепторов нейромедиаторов (AMPAR), что ставит новые вопросы об их роли в патологии.
Общий принцип микроскопии расширения: Ткань пропитывается водопоглощающим гидрогелем. При гидратации гидрогель набухает, физически раздвигая молекулы в образце, что позволяет различать скученные клеточные компоненты под стандартным световым микроскопом.