Hücre ve dokulardaki kalabalık biyomoleküler yapıların çoğu, antikorların etiketlenmesi için erişilemez. Bu yapılar içindeki proteinlerin nano ölçekli hassasiyetle nasıl düzenlendiğini anlamak, etiketlemeden önce bu yapıların yoğunluğunun azaltılmasını gerektirir.
Bazen bu yapıların görüntülenmesi zor olabilir çünkü onları görünür kılmak için kullanılan floresan etiketler moleküllerin arasına sıkışamaz. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, İLE bilim insanları görünmez molekülleri görünür hale getiren yeni bir teknik geliştirdi. Yöntem, molekülleri etiketlemeden önce bir hücre veya doku örneğini genişleterek bilim adamlarının moleküllerdeki kalabalığı ortadan kaldırmasına yardımcı oluyor. Bu, moleküllerin floresan etiketler için daha erişilebilir olmasını sağlar.
MIT'de biyolojik mühendislik ve beyin ve bilişsel bilimler profesörü olan Y. Eva Tan Nöroteknoloji Profesörü Edward Boyden şunları söyledi: “Genişleme sürecinin birçok yeni biyolojik keşfi ortaya çıkaracağı açıkça görülüyor. Diyelim ki biyologlar ve klinisyenler bir protein üzerinde çalışıyorlar. beyin veya başka bir biyolojik örnek ve onu normal şekilde etiketliyorlar. Bu durumda, fenomen kategorilerinin tamamını kaçırıyor olabilirler."
Bilim adamlarının da belirttiği gibi, bu yöntem bilim adamlarının daha önce hiç görülmemiş molekülleri ve hücresel yapıları görselleştirmesine olanak tanıyor. Bilim insanları yaptıkları çalışmada sinapslarda bulunan bir nanoyapıyı görüntüleyebildiler. nöronlar. Ayrıca yapısını da görüntülediler. Alzheimer-bağlantılı amiloid beta plakları mümkün olandan daha ayrıntılı olarak incelenebilir.
Medya Laboratuvarı'nda yardımcı doçent ve çalışmanın baş yazarlarından biri olan Deblina Sarkar şunları söyledi: "Genişlemeyi açığa çıkarıcı olarak adlandırdığımız teknolojimiz, daha önce gizli kalan bu nanoyapıların, akademik laboratuvarlarda kolayca bulunabilen donanımlar kullanılarak görselleştirilmesine olanak sağlıyor."
Dokuyu genişletmeden önce, genişleme mikroskobunun orijinal versiyonundaki bilim adamları, ilgilenilen moleküllere floresan işaretleyiciler uyguladılar. Kısmen, doku büyütülmeden önce numunedeki proteinlerin bir enzim tarafından parçalanması gerektiğinden etiketleme ilk olarak gerçekleştirildi. Bu, doku gerildikten sonra proteinleri işaretlemenin imkansız olduğu anlamına geliyordu.
Bu sorunun üstesinden gelmek için bilim insanları, proteinleri olduğu gibi bırakarak dokuyu genişletmenin bir yolunu bulmaya çalışıyorlar. Dokuyu yumuşatmak için enzimler yerine ısı kullandılar. Bu, dokunun tahrip edilmeden 20 kat genişlemesini sağladı. Daha sonra genişleme sonrasında floresan etiketlerle etiketlenebilecek proteinleri ayırdılar.
Bilim insanları etiketleme için çok sayıda proteine erişebildiğinden, sinapslardaki küçük hücresel yapıları tanımlayabildiler. Bu nanosütunların sinaptik iletişimin daha verimli olmasına yardımcı olduğuna inanılıyor.
MIT doktora sonrası araştırmacısı Jinyoung Kang şunları söyledi: "Bu teknoloji, sinaptik proteinlerdeki işlev bozukluğuyla ilgili birçok biyolojik soruyu yanıtlamak için kullanılabilir. nörodejeneratif hastalıklar. Sinapsları çok iyi görselleştirecek bir araç henüz bulunamadı.”
Bilim insanları yeni tekniklerini kullanarak, beta-amiloid, AD'de plak oluşturucu peptid. Farelerden alınan beyin dokusunu kullandılar ve amiloid betanın periyodik nanokümeler oluşturduğunu buldular. Bu daha önce görülmemişti.
Şaşırtıcı bir şekilde amiloid beta kümelerinde potasyum kanalları da buldular. Ayrıca amiloid beta molekülleri sarmal yapılar oluşturur. aksonlar.
Aynı zamanda makalenin de yazarı olan MIT lisansüstü öğrencisi Margaret Schroeder şunları söyledi: "Bu yazıda, bu biyolojinin ne anlama gelebileceği konusunda spekülasyon yapmayacağız ancak var olduğunu göstereceğiz. Bu, görebildiğimiz yeni modellerin sadece bir örneği.”
Sarkar şunları söyledi: “Bu teknolojinin ortaya çıkardığı nano ölçekli biyomoleküler modellere hayran kaldım. Nanoelektronik alanında geçmişim olduğundan, nano fabrikada tam hizalama gerektiren elektronik çipler geliştirdim. Ancak Doğa Ana'nın beynimizde biyomolekülleri bu kadar nano ölçekte hassasiyetle düzenlediğini görünce aklım uçuyor."
Dergi Referans:
- Sarkar, D., Kang, J., Wassie, AT ve diğerleri. Yinelemeli genişleme mikroskobu ile protein kalabalığının giderilmesi yoluyla beyin dokusundaki nanoyapıların ortaya çıkarılması Nat. Biyomedikal. Müh (2022). DOI: 10.1038/s41551-022-00912-3
