研究人員改進(jìn)顯微鏡方法以膨脹細(xì)胞結(jié)構(gòu) 將精細(xì)細(xì)節(jié)帶入視野
細(xì)胞生物學(xué)家的工作規(guī)模令人沮喪。像他們在粒子物理學(xué)方面的同事一樣,這些科學(xué)家研究了關(guān)于我們生活和世界的基本問題 - 但這些問題超出了我們靈長類動物眼睛的技能范圍。顯微鏡有助于將這個昔日無形的世界變?yōu)榻裹c - 自從它們發(fā)明以來的幾個世紀(jì)以來,顯微鏡的進(jìn)步幫助科學(xué)家在細(xì)胞水平上可視化生活的許多細(xì)節(jié)。但是這些方法具有成本昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的樣品處理 - 最終限制了它們的廣泛使用。
顯微鏡也有其局限性。Light固有的波狀行為限制了顯微鏡的分辨能力。我們存在的最微小細(xì)節(jié) - 從扭曲的DNA鏈到球狀細(xì)胞器 - 即使是最好和最昂貴的顯微鏡也難以直接觀察。但華盛頓大學(xué)的科學(xué)家們最近報道了一種相對簡單的方法,可以讓普通的實驗室顯微鏡快速有效地照亮許多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。他們沒有修改顯微鏡來提高分辨率。相反,他們使用一種方法來膨脹細(xì)胞內(nèi)的微小復(fù)雜結(jié)構(gòu),使它們在顯微鏡現(xiàn)有的分辨范圍內(nèi)。
“這是一種全新的顯微鏡檢查方式,”威斯康星大學(xué)化學(xué)教授約書亞沃恩說,他是一篇論文的高級作者,詳細(xì)描述了他們在自然方法方面的方法。“重點主要放在硬件上 - 提高了顯微鏡的分辨率。在這里,我們擴(kuò)展了單元的內(nèi)部空間,以便將其展現(xiàn)出來。”
適當(dāng)?shù)?,這種技術(shù)稱為擴(kuò)展顯微鏡。
“這是一種簡單而有效的方法,效果驚人,”沃恩補(bǔ)充道。他的團(tuán)隊受到了麻省理工學(xué)院開發(fā)的擴(kuò)展方法的啟發(fā)。麻省理工學(xué)院的研究人員用一種復(fù)雜的,基于DNA的熒光探針染色細(xì)胞,使細(xì)胞內(nèi)容物可見。然后,他們用可膨脹聚合物處理細(xì)胞,該聚合物與定制探針相連,并將樣品“充氣”至其原始尺寸的四倍。但是,這種方法很費力,需要專門的,昂貴的試劑。
“當(dāng)我看到他們的方法時,我覺得這很棒,”沃恩說。“但我們想知道是否有辦法使用更簡單的染色策略和常規(guī)探針進(jìn)行此操作。這將使數(shù)千個實驗室可以使用擴(kuò)展顯微鏡。”
Vaughan的團(tuán)隊不再采用復(fù)雜的熒光探針,而是采用與抗體結(jié)合的常規(guī)熒光染料,這種染料更易于使用,并開發(fā)了一種簡單的化學(xué)處理方法,可使抗體與聚合物相連。然后,他們用可膨脹的聚合物以及可以在蛋白質(zhì)中產(chǎn)生小“剪切”的酶來處理他們的染色樣品 - 哺乳動物腦組織和培養(yǎng)細(xì)胞的切片,以幫助它們擴(kuò)展。
他們使用這種基本方法為擴(kuò)增顯微鏡提出了兩種染色方案 - 一種對個體細(xì)胞更有效,另一種對組織切片有效。在顯微鏡下,他們的圖像顯示出明顯更亮的污漬,同時保持優(yōu)異的分辨率。作為額外的獎勵,他們的方法還可以使用熒光蛋白進(jìn)行擴(kuò)增顯微鏡檢查,這是生物學(xué)家使用的另一種流行的熒光探 重要的是,UW團(tuán)隊能夠在傳統(tǒng)的,廣泛使用的實驗室顯微鏡上獲得這些高分辨率圖像。
“我們認(rèn)為這將使擴(kuò)展顯微鏡成為研究人員廣泛使用的技術(shù),他們希望通過相對簡單,低成本的方法可視化他們正在研究的內(nèi)容,同時也具有出色的性能,”Vaughan說。沃恩說,他希望其他研究小組能夠改變他的團(tuán)隊對其他生物或細(xì)胞類型的基本方法,特別是像細(xì)胞壁這樣能抵抗擴(kuò)張的結(jié)構(gòu)。鑒于擴(kuò)展顯微鏡所闡明的細(xì)節(jié),一個隱藏的世界等待著。
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