我們的大腦包含數(shù)百萬個突觸-這些連接在神經(jīng)元之間傳遞信息。在這些突觸中有數(shù)百種不同的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)的功能障礙會導(dǎo)致精神分裂癥和自閉癥等疾病。
麻省理工學(xué)院以及哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計出一種新方法，可以以高分辨率快速成像這些突觸蛋白。使用熒光核酸探針，它們可以標(biāo)記和成像無限數(shù)量的不同蛋白質(zhì)。他們在一項新研究中證明了這項技術(shù)，在這項研究中，他們對含有數(shù)千個突觸的細(xì)胞樣本中的12種蛋白質(zhì)進(jìn)行了成像。
多重成像很重要，因為即使在同一大腦內(nèi)，突觸與細(xì)胞之間也存在很大差異。您確實需要同時查看樣本中的蛋白質(zhì)，以了解不同突觸的亞群是什么樣，發(fā)現(xiàn)新型突觸，并了解遺傳變異如何影響它們。”
研究人員計劃在下一步使用這種技術(shù)來研究突觸在阻斷與特定疾病相關(guān)基因的表達(dá)時會發(fā)生什么，以期希望開發(fā)出可以逆轉(zhuǎn)這些效應(yīng)的新療法。
博德研究所斯坦利精神病學(xué)研究中心的轉(zhuǎn)化研究主管Bathe和Jeff Cottrell是該研究的資深作者，該研究今天發(fā)表在《自然通訊》上。該論文的主要作者是前博士后Syuan-Ming Ming和Remi Veneziano，前研究生Simon Simon Gordonov，以及前研究科學(xué)家Li Li。
DNA成像
突觸蛋白具有多種功能。它們中的許多有助于形成突觸支架，這些支架與分泌神經(jīng)遞質(zhì)和處理傳入信號有關(guān)。雖然突觸包含數(shù)百種這些蛋白質(zhì)，但傳統(tǒng)的熒光顯微鏡技術(shù)僅限于一次最多成像四個蛋白質(zhì)。
為了增加這個數(shù)字，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊基于一種稱為DNA PAINT的現(xiàn)有方法開發(fā)了一項新技術(shù)。使用最初由馬克斯·普朗克生物化學(xué)研究所的拉爾夫·榮格曼(Ralf Jungmann)設(shè)計的這種方法，研究人員使用DNA抗體探針標(biāo)記了蛋白質(zhì)或其他感興趣的分子。然后，他們通過傳遞與DNA抗體探針結(jié)合的熒光DNA“寡核苷酸”使每種蛋白質(zhì)成像。
DNA鏈彼此之間固有的親和力很低，因此它們會定期結(jié)合和解除結(jié)合，可以使用超高分辨率顯微鏡對閃爍的熒光進(jìn)行成像。但是，對每種蛋白質(zhì)進(jìn)行成像大約需要半小時，因此無法對大型樣品中的許多蛋白質(zhì)進(jìn)行成像。
Bathe和他的同事著手創(chuàng)建一種更快的方法，使他們可以在短時間內(nèi)分析大量樣本。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，他們改變了DNA染料成像探針，使其可以使用所謂的鎖定核酸與DNA抗體更緊密地結(jié)合。這樣會產(chǎn)生更亮的信號，因此可以更快地完成成像，但分辨率略低。
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