著名学者两篇Nature子刊发布重要技术突破

　　MIT著名学者Edward Boyden及其同事在Nature Methods和Nature Biotechnology同时发表了两篇重量级文章。他们对低价高能的膨胀显微技术（ExM）进行改良，解决了这一技术的主要难点。ExM现在只需使用现成的化合物，可以非常方便的成像大块组织，获得超高分辨率的蛋白质和RNA图像。

　　

生物通报道：MIT著名学者Edward Boyden及其同事在Nature Methods和Nature Biotechnology同时发表了两篇重量级文章。他们对低价高能的膨胀显微技术（ExM）进行改良，解决了这一技术的主要难点。ExM现在只需使用现成的化合物，可以非常方便的成像大块组织，获得超高分辨率的蛋白质和RNA图像。

成像变得很简单

常规共聚焦显微镜进行荧光成像一般只能达到几百纳米的分辨率，ExM技术的分辨率却高达70nm，超越了光学显微镜的“衍射极限”。过去，这么高的分辨率需要使用非常昂贵的显微镜。

ExM技术是Boyden等人去年发布出来的。他们将组织样本包埋在一种吸水膨胀的聚合物中，用常规显微镜对大块脑组织进行了超高分辨率的蛋白质成像。当时他们这篇论文还未正式发表就已经引起了学术界的轰动。（更多信息请参见：Nature新闻：超越极限的突破性技术）

不过，第一代ExM技术使用起来并不那么容易，需要研究者自己生成复杂的化学标签。Boyden及其同事七月四日在Nature Biotechnology杂志上发表了新版ExM。新版ExM使用市面上可以买到的分子（AcX），研究者们不再需要自己制备标签。这使ExM成为了一种异常简单的成像技术。

研究显示，AcX稍加修饰就能用来锚定蛋白质，可作用于已经标记了荧光抗体或荧光蛋白（如绿色荧光蛋白GFP）的组织。用激光层照荧光显微镜对一个500×500×200微米的组织进行ExM成像需要大约一小时。研究人员还证实，ExM技术适用于多种类型的组织，包括大脑、胰腺、肺部和脾脏。

精确成像RNA

细胞含有数以千计的mRNA，它们负责传递DNA的遗传学指令。Boyden等人在Nature Methods杂志上发布了成像RNA的ExM方法。这种方法可以帮助人们更准确的判断RNA在细胞中的空间定位。

研究人员用经过修饰的AcX锚定RNA，使其在消化和膨胀过程中保持原位。在组织膨胀之后，研究人员通过荧光原位杂交（FISH）标记特定的RNA分子，揭示它们在大块组织样本中的高分辨率空间定位。

这一方法大大提高了RNA成像的精确度，有助于探索关于RNA的许多问题，比如基因表达调控以及RNA错误定位造成的疾病。神经元能够快速改变连接强度，储存新记忆和新技能。有理论认为，编码可塑性蛋白的RNA分子储存在突触附近，随时准备翻译成蛋白质。研究人员指出，ExM可以鉴定在突触附近等待翻译的那些RNA。

Edward Boyden是生物工程和神经学领域的著名学者，致力于开发探索复杂生物体系的分析工具。2015年，Boyden作为光遗传学技术先驱与斯坦福大学的Karl Deisseroth一同获得了生命科学突破奖。这是俄罗斯亿万富翁Yuri Milner等企业家共同设立的一个巨奖，主要奖励在生命科学等领域取得重要成就的科学家，给他们提供更自由和更多的机会，帮助他们取得更大的成就。（更多信息请参见：生命科学突破奖：2位科学家因光遗传技术获奖）

今年四月，Boyden领导研究团队开发了可以追踪和操纵基因表达的模块化可编程蛋白，并将这一强大的研究工具发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。这些蛋白能够自定义结合任意RNA序列，在生物和生物工程领域有广泛的应用。（更多信息请参见：MIT牛人发布可编程的RNA控制工具）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Nanoscale imaging of RNA with expansion microscopy. Nature Methods

Protein-retention expansion microscopy of cells and tissues labeled using standard fluorescent proteins and antibodies. Nature Biotechnology