De nouvelles méthodes de microscopie à expansion amplifient l’impact de la recherche

2 janvier 2023

Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

faits vérifiés

publication évaluée par des pairs

source fiable

relire

par l'Université Carnegie Mellon

Des vues sans précédent de l’intérieur des cellules et d’autres structures à l’échelle nanométrique sont désormais possibles grâce aux innovations en microscopie à expansion. Ces progrès pourraient contribuer à fournir des informations futures sur les neurosciences, la pathologie et de nombreux autres domaines biologiques et médicaux.

Dans l'article « Magnify est une stratégie d'ancrage moléculaire universelle pour la microscopie à expansion », publié le 2 janvier dans la revue Nature Biotechnology, des collaborateurs de l'Université Carnegie Mellon, de l'Université de Pittsburgh et de l'Université Brown décrivent de nouveaux protocoles baptisés Magnify.

"Magnify peut être un outil puissant et accessible pour la communauté biotechnologique", a déclaré Yongxin (Leon) Zhao, professeur agrégé de développement de carrière de la famille Eberly en sciences biologiques.

Le laboratoire de biophotonique de Zhao est un leader dans le domaine de l'imagerie super-résolution d'échantillons biologiques grâce à des échantillons en expansion physique dans un processus connu sous le nom de microscopie à expansion. Au cours du processus, les échantillons sont intégrés dans un hydrogel gonflable qui se dilate de manière homogène pour augmenter la distance entre les molécules, leur permettant ainsi d'être observées avec une plus grande résolution. Cela permet de visualiser des structures biologiques à l'échelle nanométrique qui auparavant ne pouvaient être visualisées qu'à l'aide de techniques d'imagerie haute résolution coûteuses avec des outils de microscopie standard.

Magnify est une variante de la microscopie à expansion qui permet aux chercheurs d'utiliser une nouvelle formule d'hydrogel, inventée par l'équipe de Zhao, qui conserve un spectre de biomolécules, offre une application plus large à une variété de tissus et augmente le taux d'expansion jusqu'à 11 fois de manière linéaire ou ~1 300 plis du volume original.

"Nous avons surmonté certains des défis de longue date de la microscopie à expansion", a déclaré Zhao. "L'un des principaux arguments de vente de Magnify est la stratégie universelle visant à conserver les biomolécules des tissus, notamment les protéines, les fragments de noyau et les glucides, au sein de l'échantillon élargi."

Zhao a déclaré qu'il était important de conserver intacts les différents composants biologiques, car les protocoles précédents nécessitaient l'élimination de nombreuses biomolécules diverses qui maintenaient les tissus ensemble. Mais ces molécules pourraient contenir des informations précieuses pour les chercheurs.

"Dans le passé, pour rendre les cellules vraiment extensibles, vous deviez utiliser des enzymes pour digérer les protéines. Au final, vous aviez un gel vide avec des étiquettes indiquant l'emplacement de la protéine d'intérêt", a-t-il déclaré. Avec la nouvelle méthode, les molécules restent intactes et plusieurs types de biomolécules peuvent être étiquetés dans un seul échantillon.

"Avant, c'était comme avoir des questions à choix unique. Si vous voulez étiqueter des protéines, ce serait la version 1 du protocole. Si vous voulez étiqueter des noyaux, alors ce serait une version différente", a déclaré Zhao. "Si vous vouliez réaliser une imagerie simultanée, c'était difficile. Désormais, avec Magnify, vous pouvez sélectionner plusieurs éléments à étiqueter, tels que les protéines, les lipides et les glucides, et les imager ensemble."

Les chercheurs du laboratoire Aleksandra Klimas, chercheuse postdoctorale et Brendan Gallagher, doctorant, ont été les premiers co-auteurs de l'article.

"C'est un moyen accessible d'images de spécimens en haute résolution", a déclaré Klimas. "Traditionnellement, vous avez besoin d'un équipement coûteux, de réactifs et d'une formation spécifiques. Cependant, cette méthode est largement applicable à de nombreux types de préparations d'échantillons et peut être visualisée avec des microscopes standards que vous auriez dans un laboratoire de biologie."