显微镜扩张技术在纳米水平上了解RNA帝国

2016-07-13 09:49:01 未知

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麻省理工学院的工程师们已经开发出一种RNA分子可视化方案，帮助研究者们以更高的分辨率在完整组织中了解RNA分子，甚至能够精确定位RNA在细胞中的位置。

　　该项新技术的关键步骤是在组织成像前进行组织扩大。通过将组织自身体积扩大，就可以应用普通的高分辨率成像显微镜找到RNA。

　　“现在我们可以依托细胞的膨胀过程了解RNA的空间精度，甚至我们可以很容易地在大型完整组织中找到RNA，”Ed Boyden 表示，他是麻省理工学院大脑与认知科学系生物工程学副教授，该研究相关文章发表于2016年出版的《自然方法》（ Nature Methods）杂志上。

　　研究细胞内RNA的分布可以帮助科学家们了解细胞对基因表达的控制机制，也可以帮助专家们调查一些由RNA引起的疾病的病因，找出可行的治疗方案。

　　Boyden 和他的同事们首次描述了这种底层技术，即显微镜(ExM)扩张技术，去年，他们已成功应用该技术形容了大样本脑组织中的蛋白质物质。该技术相关文章发表于7月4日出版的《自然·生物技术》（Nature Biotechnology ）杂志上的一篇文章中，研究表明，麻省理工学院的研究团队目前已经提出了一个新版本的技术方案，采用现有的化学物质，更加方便研究者们使用。

　　一个简单的过程

　　在最初的扩张显微镜技术中，嵌入组织样本中使聚合物膨胀的物质是水。这就帮助研究者们将目的组织扩大了，研究者们可以在70纳米的分辨率下获得RNA图像，但这显然不具有极大的普遍性，因为，只有通过非常专业并且十分昂贵的显微镜才能观察到。然而，该方法显然面临着一系列的挑战，因为它需要一个复杂的化学标记过程，应用抗体标记目标蛋白质后，再与荧光染料以及化学锚连接，其中包含着聚丙烯酸吸水性聚合物，即聚丙烯酸酯的复杂吸水过程。

　　在此基础上，通过一些列的方法改良后，终于成功扫描了一块500 * 500，高度为200微米的组织样本，得到了一张荧光显微镜。研究人员表明，这种技术可以应用于许多类型的组织研究中，包括大脑、胰腺、肺、脾。

　　RNA成像

　　在文章中，研究人员使用相同的锚定手段，但发挥的并不是修饰作用，而是起到对RNA分子的定位效果。使得所有的RNA样品固定在凝胶中，所以，此时，RNA分子就不得不停留在了原来的位置上，接受整个消化和扩张过程。

　　空间精度的增强可以让科学家去探索许多关于RNA的问题，还有助于细胞功能的探究。例如，这有助于神经科学研究者们解决他们面临的一项长期的问题：在大脑储存新的记忆或技能时，神经元是如何迅速改变其连接强度的？一种假设是：具有编码蛋白质功能的RNA分子存储在细胞间的突触中，在需要的时候就会被立即翻译成蛋白质，完成这一过程。因此，该技术为进一步的细胞机制研究提供了技术保障。

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