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讓細(xì)胞組織膨脹后再觀察新顯微成像法分辨率可達(dá)20納米

河北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)

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10月11日,如果想看到高分辨率物體,例如細(xì)胞中的納米級(jí)結(jié)構(gòu),就必須使用高功率且昂貴的超分辨率顯微鏡。試想,如果讓物體膨脹變大,那觀察可能就會(huì)變得更容易。據(jù)最新一期《自然·方法》雜志報(bào)道,美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種在成像前先讓組織膨脹的方法,最高可將其擴(kuò)大20倍。這種簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方法可能為幾乎所有生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)納米成像鋪平道路。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的分辨率約為20納米,科學(xué)家可以看到細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器以及蛋白質(zhì)簇。20倍的膨脹效果讓科學(xué)家“踏入”了生物分子發(fā)揮作用的微觀世界,因?yàn)樯臉?gòu)成單元是納米級(jí)物質(zhì)。

膨脹顯微成像技術(shù)發(fā)明于2015年。該技術(shù)需要將組織嵌入到一種吸水聚合物中,并分解將組織結(jié)合在一起的蛋白質(zhì)。當(dāng)加入水時(shí),凝膠會(huì)膨脹,將生物分子彼此拉開。該技術(shù)的原始版本可以將組織膨大約4倍。2017年,該研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了總體20倍的膨脹,但過程十分復(fù)雜。

在這項(xiàng)新研究中,研究人員只用一個(gè)步驟就實(shí)現(xiàn)了20倍的膨脹。其秘訣就在于,找到并優(yōu)化了一種由N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酸鈉組成的凝膠。它具有極強(qiáng)吸水性,又具備機(jī)械穩(wěn)定性,在膨脹20倍時(shí)不會(huì)破裂。

借助這一技術(shù),研究人員能夠拍攝到腦細(xì)胞內(nèi)部許多微小的結(jié)構(gòu),包括負(fù)責(zé)神經(jīng)元通信的突觸納米柱的結(jié)構(gòu)。在癌細(xì)胞的研究中,還拍攝到了幫助細(xì)胞維持結(jié)構(gòu)并在細(xì)胞分裂中發(fā)揮重要作用的微管,以及線粒體和單個(gè)核孔復(fù)合體的組織結(jié)構(gòu)。