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顯微鏡擴張技術在納米水平上了解RNA帝國

2016-07-13 09:49:01 未知

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麻省理工學院的工程師們已經開發出一種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在細胞中的位置。

　　該項新技術的關鍵步驟是在組織成像前進行組織擴大。通過將組織自身體積擴大，就可以應用普通的高分辨率成像顯微鏡找到RNA。

　　“現在我們可以依托細胞的膨脹過程了解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，他是麻省理工學院大腦與認知科學系生物工程學副教授，該研究相關文章發表于2016年出版的《自然方法》（ Nature Methods）雜志上。

　　研究細胞內RNA的分布可以幫助科學家們了解細胞對基因表達的控制機制，也可以幫助專家們調查一些由RNA引起的疾病的病因，找出可行的治療方案。

　　Boyden 和他的同事們首次描述了這種底層技術，即顯微鏡(ExM)擴張技術，去年，他們已成功應用該技術形容了大樣本腦組織中的蛋白質物質。該技術相關文章發表于7月4日出版的《自然·生物技術》（Nature Biotechnology ）雜志上的一篇文章中，研究表明，麻省理工學院的研究團隊目前已經提出了一個新版本的技術方案，采用現有的化學物質，更加方便研究者們使用。

　　一個簡單的過程

　　在最初的擴張顯微鏡技術中，嵌入組織樣本中使聚合物膨脹的物質是水。這就幫助研究者們將目的組織擴大了，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，因為，只有通過非常專業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，因為它需要一個復雜的化學標記過程，應用抗體標記目標蛋白質后，再與熒光染料以及化學錨連接，其中包含著聚丙烯酸吸水性聚合物，即聚丙烯酸酯的復雜吸水過程。

　　在此基礎上，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，這種技術可以應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，但發揮的并不是修飾作用，而是起到對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，RNA分子就不得不停留在了原來的位置上，接受整個消化和擴張過程。

　　空間精度的增強可以讓科學家去探索許多關于RNA的問題，還有助于細胞功能的探究。例如，這有助于神經科學研究者們解決他們面臨的一項長期的問題：在大腦儲存新的記憶或技能時，神經元是如何迅速改變其連接強度的？一種假設是：具有編碼蛋白質功能的RNA分子存儲在細胞間的突觸中，在需要的時候就會被立即翻譯成蛋白質，完成這一過程。因此，該技術為進一步的細胞機制研究提供了技術保障。