Эту проблему решает новый аналитический инструмент, разработанный командой Института биологической инженерии Висса. Команда под руководством Пэн Инь, доктора философии, основного преподавателя Института Висса и профессора системной биологии в Гарвардской медицинской школе, продвинулась вперед с ранее разработанной платформой микроскопии сверхвысокого разрешения DNA-PAINT и Exchange-PAINT для теперь подсчитывать различные молекулярные частицы в биологических образцах с высокой точностью. DNA-PAINT обеспечивает более высокое разрешение, чем дорогостоящие микроскопы сверхвысокого разрешения, а Exchange-PAINT может исследовать несколько различных молекул в одном и том же биологическом образце. Об этом методе сообщается в выпуске журнала Nature Methods от 28 марта.
«Теперь мы усовершенствовали наши методы микроскопии сверхвысокого разрешения, основанные на ДНК, с помощью набора инструментов для количественного анализа. QPAINT, как мы его назвали, может точно подсчитывать фактическое количество определенных молекул в определенных местах внутри клетки», — сказал Инь. «Внедрение этой количественной силы существенно расширило спектр возможностей визуализации этой всеобъемлющей и недорогой технологии, так что ее можно применять во многих областях биологических и клинических исследований».Ключом к технологии визуализации, управляемой ДНК, является временное взаимодействие двух коротких цепей ДНК, одна из которых называется «стыковочной цепью», которая прикрепляется к молекулярной мишени, подлежащей визуализации, а другая, называемая «цепью визуализатора», которая несет светоизлучающий краситель.«Мы можем точно запрограммировать временной интервал, в течение которого две комплементарные цепи ДНК временно взаимодействуют друг с другом, так что, когда пара цепей проходит через связывание и диссоциацию, краситель будет мигать с определенной частотой.
При увеличении этой частоты мы затем с помощью анализа qPAINT можно определить, сколько целей точно расположено в определенном клеточном местоположении, без пространственного разрешения каждой цели », — сказал Ральф Юнгманн, доктор философии, один из двух соавторов исследования, бывший научный сотрудник Лаборатория Инь, а теперь руководитель группы в Институте биохимии Макса Планка Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия.Применение такого рода анализа связывания к DNA-PAINT и Exchange-PAINT позволяет команде Wyss игнорировать общие проблемы, которые создают флуоресцентные красители для достижения действительно количественного потенциала в микроскопии сверхвысокого разрешения, такие как их трудно моделируемые фотофизические свойства и тенденция к ослаблению. под воздействием света — явление, известное как фотообесцвечивание.В более ранних исследованиях, подтверждающих принцип действия, команда интегрировала микроскопию сверхвысокого разрешения на основе ДНК с высокоспецифичными и широко доступными реагентами для обнаружения, например, путем прикрепления стыковочных цепей к антителам, которые специфически связывают молекулы в различных клеточных структурах и комплексах, или к зондам ДНК. которые связываются со специфическими молекулами РНК-мессенджера, переносящими генетическую информацию внутрь клеток.«С помощью qPAINT мы подсчитали количество белков, нацеленных антителами на такие участки, как поверхность клетки или мембрана, которая окружает ядро клетки, и даже на нервных окончаниях, которые стимулируют мышцы к сокращению.
Технология может быть интегрирована с большим набор реагентов для обнаружения, чтобы в конечном итоге подсчитать различные представляющие интерес молекулы на участках клетки, где они выполняют свои задачи », — сказал Майер Авендано, доктор философии, другой соавтор работы и научный сотрудник команды Инь.«qPAINT добавляет мощный новый инструмент к этой простой платформе микроскопии сверхвысокого разрешения, которая теперь дает исследователям необычайную возможность количественно определять, как изменения количества молекул в определенных местах влияют на передачу сигналов и функции клеток.
И что самое удивительное, они делают это без требует очень дорогого микроскопа, поэтому его можно использовать практически в любой биологической или клинической лаборатории », — сказал директор-основатель Wyss Institute Дональд Ингбер, доктор медицины, доктор философии, который также является профессором сосудистой биологии Джуды Фолкман в Гарвардской медицинской школе. Программа сосудистой биологии в Бостонской детской больнице и профессор биоинженерии Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им.
Джона А. Полсона.
