在活細胞內(nèi)，蛋白質(zhì)和其他分子通常緊密地堆積在一起。這些密集的簇很難成像，因為無法將熒光標記嵌在分子之間而使它們可見。據(jù)29日發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上的論文，美國麻省理工學(xué)院研究人員開發(fā)出一種新的方法來克服這一限制，使這些“看不見”的分子變得可見。該技術(shù)通過擴大細胞或組織樣本來“疏導(dǎo)”分子，從而使得分子更容易被標記。

這種方法建立在之前開發(fā)的擴張顯微鏡技術(shù)基礎(chǔ)之上，能讓科學(xué)家們可視化以前從未見過的分子和細胞結(jié)構(gòu)。使用這項技術(shù)，研究人員可對神經(jīng)元突觸中發(fā)現(xiàn)的納米結(jié)構(gòu)進行成像。他們還對與阿爾茨海默病相關(guān)的β淀粉樣蛋白斑塊的結(jié)構(gòu)進行了詳細成像。

對細胞內(nèi)的特定蛋白質(zhì)或其他分子成像需要用與靶標結(jié)合的抗體攜帶的熒光標簽對其進行標記。抗體長約10納米，而典型的細胞蛋白直徑通常約為2—5納米，因此如果目標蛋白堆積得太密，抗體就無法與蛋白結(jié)合。

為了克服這一障礙，研究人員必須找到一種方法，可在擴大組織的同時保持蛋白質(zhì)的完整。他們使用熱量而不是酶來軟化組織，使組織膨脹20倍而不被破壞。分離出的蛋白質(zhì)在擴增后可用熒光標簽進行標記。

有了許多可用于標記的蛋白質(zhì)，研究人員就能識別突觸內(nèi)的微小細胞結(jié)構(gòu)，突觸是密集堆積著蛋白質(zhì)的神經(jīng)元之間的連接。他們對7種不同的突觸蛋白進行了標記和成像，這使得他們能夠詳細地觀察到由鈣通道與其他突觸蛋白排列而成的“納米柱”。這些納米柱被認為有助于提高突觸交流的效率。

研究人員還使用新技術(shù)對β淀粉樣蛋白成像，這是一種在阿爾茨海默病患者大腦中形成斑塊的多肽。利用小鼠的腦組織，研究人員發(fā)現(xiàn)，β淀粉樣蛋白形成了以前從未見過的周期性納米簇，這些β淀粉樣蛋白簇還包括鉀通道。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了沿著軸突形成螺旋結(jié)構(gòu)的β淀粉樣蛋白分子。

研究人員表示，這項技術(shù)能將突觸可視化，有助于回答許多有關(guān)突觸蛋白功能障礙的生物學(xué)問題。(科技日報實習(xí)記者 張佳欣)