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Jul 17, 2023

새로운 확장 현미경 방법으로 연구의 영향력 확대

팽창 현미경의 혁신 덕분에 이제 세포 내부 및 기타 나노 규모 구조에 대한 전례 없는 관찰이 가능해졌습니다. 이러한 발전은 미래에 대한 통찰력을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.

팽창 현미경의 혁신 덕분에 이제 세포 내부 및 기타 나노 규모 구조에 대한 전례 없는 관찰이 가능해졌습니다. 이러한 발전은 신경과학, 병리학 및 기타 다양한 생물학 및 의학 분야에 대한 미래의 통찰력을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.

종이에"Magnify는 확장 현미경을 위한 보편적인 분자 고정 전략입니다."라고 Nature Biotechnology 저널에 게재되었으며 Carnegie Mellon University, University of Pittsburgh 및 Brown University의 공동 연구자들은 Magnify라는 새로운 프로토콜을 설명합니다.

Eberly Family 경력 개발 부교수인 Yongxin (Leon) Zhao는 "Magnify는 생명공학 커뮤니티를 위한 강력하고 접근 가능한 도구가 될 수 있습니다."라고 말했습니다.

Zhao의 Biophotonics Lab은 팽창 현미경으로 알려진 과정에서 샘플을 물리적으로 팽창시켜 생물학적 샘플의 초고해상도 이미징을 가능하게 하는 분야의 선두주자입니다. 이 과정을 통해 샘플은 균질하게 팽창하여 분자 사이의 거리를 늘려 더 높은 해상도로 관찰할 수 있는 팽윤성 하이드로겔에 삽입됩니다. 이를 통해 이전에는 고가의 고해상도 이미징 기술을 통해서만 볼 수 있었던 나노 규모의 생물학적 구조를 표준 현미경 도구를 통해서만 볼 수 있습니다.

Magnify는 연구원들이 Zhao 팀이 발명한 새로운 하이드로겔 공식을 사용할 수 있도록 하는 확장 현미경의 변형입니다. 이 공식은 생체 분자의 스펙트럼을 유지하고 다양한 조직에 더 폭넓게 적용할 수 있으며 선형적으로 최대 11배까지 확장 속도를 증가시킵니다. 원래 볼륨의 ~1,300배입니다.

Zhao는 "우리는 확장 현미경의 오랜 과제 중 일부를 극복했습니다."라고 말했습니다. "Magnify의 주요 판매 포인트 중 하나는 단백질, 핵산, 탄수화물을 포함한 조직의 생체 분자를 확장된 샘플 내에 유지하는 보편적인 전략입니다."

Zhao는 이전 프로토콜에서는 조직을 함께 묶는 많은 다양한 생체 분자를 제거해야 했기 때문에 다양한 생물학적 구성 요소를 그대로 유지하는 것이 중요하다고 말했습니다. 그러나 이러한 분자에는 연구자에게 귀중한 정보가 포함될 수 있습니다.

"과거에는 세포를 실제로 확장 가능하게 만들려면 단백질을 소화하는 효소를 사용해야 했기 때문에 결국에는 관심 있는 단백질의 위치를 ​​나타내는 라벨이 붙은 빈 젤이 필요했습니다."라고 그는 말했습니다. 새로운 방법을 사용하면 분자가 그대로 유지되며 단일 샘플에 여러 유형의 생체 분자를 표지할 수 있습니다.

"이전에는 단일 선택 질문과 같았습니다. 단백질에 라벨을 붙이고 싶다면 그것은 버전 1 프로토콜이 될 것입니다. 핵에 라벨을 붙이고 싶다면 그것은 다른 버전이 될 것입니다"라고 Zhao는 말했습니다. "동시 이미징을 하고 싶다면 어려웠습니다. 이제 Magnify를 사용하면 단백질, 지질, 탄수화물 등 라벨링할 여러 항목을 선택하여 함께 이미지화할 수 있습니다."

연구실 연구원인 박사후 연구원인 Aleksandra Klimas와 박사 과정 학생인 Brendan Gallagher가 이 논문의 첫 번째 공동 저자였습니다.

"이것은 고해상도로 표본을 이미지화하는 접근 가능한 방법입니다"라고 Klimas는 말했습니다. "전통적으로는 고가의 장비와 특정 시약 및 교육이 필요합니다. 그러나 이 방법은 다양한 유형의 샘플 준비에 광범위하게 적용 가능하며 생물학 실험실에서 사용하는 표준 현미경으로 볼 수 있습니다."

신경과학에 대한 배경 지식이 있는 Gallagher는 Magnify를 도구 키트의 일부로 채택함으로써 혜택을 받을 수 있는 연구자를 위해 프로토콜을 최대한 호환 가능하게 만드는 것이 목표라고 말했습니다.

Gallagher는 "우리가 염두에 두려고 노력한 주요 개념 중 하나는 연구자들이 있는 곳에서 만나 프로토콜에서 가능한 한 적은 항목을 변경하도록 하는 것이었습니다."라고 말했습니다. "이것은 다양한 조직 유형, 고정 방법, 심지어 보존 및 보관된 조직에도 작동합니다. Magnify를 염두에 두고 실험을 완전히 다시 설계할 필요가 없다는 점에서 매우 유연합니다. 이미 가지고 있는 조직에도 작동합니다. ."