Метод Exchange-PAINT позволяет одновременно визуализировать десятки клеточных компонентов
Исследователи из Института биологически инспирированной инженерии Висса при Гарвардском университете представили новый метод микроскопии, способный создавать снимки десятков различных биомолекул в одной человеческой клетке. Результаты опубликованы в журнале Nature Methods.
Эта технология может пролить свет на сложные клеточные пути и привести к новым способам диагностики заболеваний, отслеживания их прогноза или контроля эффективности терапии на клеточном уровне.
Современные методы, как правило, позволяют одновременно видеть не более трёх-четырёх типов биомолекул. Для понимания комплексных клеточных функций необходимо визуализировать большинство или все из них одновременно, отмечает Пэн Инь, Ph.D., ведущий автор исследования.
Команда преодолела фундаментальное ограничение традиционной световой микроскопии — дифракционный предел (~200 нм), не позволяющий различать близко расположенные объекты.
В основе нового метода, названного Exchange-PAINT, лежит усовершенствованная технология сверхвысокого разрешения DNA-PAINT. Её принцип:
- Целевая биомолекула метится короткой ДНК-меткой.
- Добавляется комплементарная ДНК-цепь, несущая флуоресцентную метку.
- При связывании цепей метка вспыхивает, затем отсоединяется, вызывая контролируемое «мигание».
- Это мигание используется для построения сверхчёткого изображения.
Процесс последовательно повторяется для разных мишеней. Полученные изображения накладываются друг на друга, создавая композитную картину, где каждый тип биомолекулы окрашен в условный цвет.
Тестирование метода:
- Учёные создали 10 уникальных структур ДНК-оригами в форме цифр от 0 до 9.
- Exchange-PAINT позволил разрешить их с точностью менее 10 нм (в 20 раз лучше дифракционного предела) и запечатлеть все 10 структур на одном изображении.
- Метод успешно применили для детальной визуализации фиксированных человеческих клеток, одновременно пометив разные клеточные компоненты: микротрубочки, митохондрии, аппарат Гольджи и пероксисомы.
Пэн Инь ожидает, что дальнейшее развитие метода позволит визуализировать одновременно десятки клеточных компонентов.