Новая технология CuRVE позволяет маркировать белки в десятках миллионов плотно упакованных клеток в органах

Исследователи из MIT разработали технологию CuRVE, которая позволяет равномерно маркировать белки антителами в миллионах отдельных клеток в целых, интактных 3D-тканях с беспрецедентной скоростью и универсальностью. Метод, описанный в Nature Biotechnology, позволяет за один день промаркировать целый мозг грызуна или другие крупные образцы тканей.

Проблема и решение

Проблема: Антитела проникают в плотную ткань (например, мозг) очень медленно, но связываются с белками-мишенями быстро. Это приводит к интенсивной маркировке на поверхности и её отсутствию в глубине.

Решение CuRVE (в реализации eFLASH):

  1. Контроль скорости связывания: Использование дезоксихолевой кислоты позволяет непрерывно и обратимо регулировать скорость связывания антител с белками, изменяя её концентрацию или pH среды.
  2. Ускорение проникновения: Технология стохастического электротранспорта (stochastic electrotransport) ускоряет дисперсию антител по ткани с помощью электрических полей.

Это преодолевает "несоответствие скоростей" и обеспечивает равномерную маркировку.

Результаты и демонстрации

  • Использовано более 60 различных антител.
  • Успешно промаркированы: целые мозги мышей и крыс, целые эмбрионы мышей, другие органы (лёгкие, сердце), блоки ткани мозга человека и других крупных животных.
  • Каждый образец промаркирован за один день ("ультрабыстрая" скорость для целых органов).

Сравнение с генетическими методами

Учёные сравнили маркировку антителами (eFLASH) с распространённым методом генетической инженерии, когда клетки флуоресцируют при транскрипции гена целевого белка.

Выявлены значительные расхождения:

  • В некоторых областях мозга мыши две трети нейронов, экспрессирующих белок PV (parvalbumin) по данным антител, не показывали флуоресценции в генетическом отчёте.
  • Для белка ChAT лишь малая доля клеток, "отчитавшихся" генетическим методом, также маркировалась антителами.

Вывод: Генетические методы могут как сильно занижать, так и сильно завышать данные об экспрессии белка по сравнению с прямой маркировкой антителами. Метод eFLASH предоставляет более прямой и надёжный отчёт о наличии белка и помогает поставить генетические данные в более полный контекст.

Авторы: Старший автор — Kwanghun Chung (MIT). Ведущие авторы — Dae Hee Yun (бывший аспирант MIT, ныне в LifeCanvas Technologies) и Young-Gyun Park (бывший постдок MIT, ныне профессор в KAIST).