顯微鏡擴(kuò)張技術(shù)，助你在納米水平上了解RNA帝國

    細(xì)胞中含有成千上萬的信使RNA分子，它們負(fù)責(zé)攜帶DNA的復(fù)制遺傳指令，通過轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞進(jìn)而完成細(xì)胞間的信息交流。麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種RNA分子可視化方案，幫助研究者們以更高的分辨率在完整組織中了解RNA分子，甚至能夠精確定位RNA在細(xì)胞中的位置。
　該項新技術(shù)的關(guān)鍵步驟是在組織成像前進(jìn)行組織擴(kuò)大。通過將組織自身體積擴(kuò)大，就可以應(yīng)用普通的高分辨率成像顯微鏡找到RNA。
   “現(xiàn)在我們可以依托細(xì)胞的膨脹過程了解RNA的空間精度，甚至我們可以很容易地在大型完整組織中找到RNA，”EdBoyden表示，他是麻省理工學(xué)院大腦與認(rèn)知科學(xué)系生物工程學(xué)副教授，該研究相關(guān)文章發(fā)表于2016年出版的《自然方法》（NatureMethods）雜志上。
　研究細(xì)胞內(nèi)RNA的分布可以幫助科學(xué)家們了解細(xì)胞對基因表達(dá)的控制機(jī)制，也可以幫助專家們調(diào)查一些由RNA引起的疾病的病因，找出可行的治療方案。
　Boyden和他的同事們首次描述了這種底層技術(shù)，即顯微鏡(ExM)擴(kuò)張技術(shù)，去年，他們已成功應(yīng)用該技術(shù)形容了大樣本腦組織中的蛋白質(zhì)物質(zhì)。該技術(shù)相關(guān)文章發(fā)表于7月4日出版的《自然·生物技術(shù)》（NatureBiotechnology）雜志上的一篇文章中，研究表明，麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊目前已經(jīng)提出了一個新版本的技術(shù)方案，采用現(xiàn)有的化學(xué)物質(zhì)，更加方便研究者們使用。
　一個簡單的過程
　在最初的擴(kuò)張顯微鏡技術(shù)中，嵌入組織樣本中使聚合物膨脹的物質(zhì)是水。這就幫助研究者們將目的組織擴(kuò)大了，研究者們可以在70納米的分辨率下獲得RNA圖像，但這顯然不具有極大的普遍性，因?yàn)?，只有通過非常專業(yè)并且十分昂貴的顯微鏡才能觀察到。然而，該方法顯然面臨著一系列的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗枰粋€復(fù)雜的化學(xué)標(biāo)記過程，應(yīng)用抗體標(biāo)記目標(biāo)蛋白質(zhì)后，再與熒光染料以及化學(xué)錨連接，其中包含著聚丙烯酸吸水性聚合物，即聚丙烯酸酯的復(fù)雜吸水過程。
　在此基礎(chǔ)上，通過一些列的方法改良后，終于成功掃描了一塊500*500，高度為200微米的組織樣本，得到了一張熒光顯微鏡。研究人員表明，這種技術(shù)可以應(yīng)用于許多類型的組織研究中，包括大腦、胰腺、肺、脾。
　RNA成像
　在文章中，研究人員使用相同的錨定手段，但發(fā)揮的并不是修飾作用，而是起到對RNA分子的定位效果。使得所有的RNA樣品固定在凝膠中，所以，此時，RNA分子就不得不停留在了原來的位置上，接受整個消化和擴(kuò)張過程。
　空間精度的增強(qiáng)可以讓科學(xué)家去探索許多關(guān)于RNA的問題，還有助于細(xì)胞功能的探究。例如，這有助于神經(jīng)科學(xué)研究者們解決他們面臨的一項長期的問題：在大腦儲存新的記憶或技能時，神經(jīng)元是如何迅速改變其連接強(qiáng)度的？一種假設(shè)是：具有編碼蛋白質(zhì)功能的RNA分子存儲在細(xì)胞間的突觸中，在需要的時候就會被立即翻譯成蛋白質(zhì)，完成這一過程。因此，該技術(shù)為進(jìn)一步的細(xì)胞機(jī)制研究提供了技術(shù)保障。