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膨胀病理学(ExPath)是一种用于生物样本制备的技术,该技术通过聚合物系统扩增样本,使常规光学显微镜能够对纳米级结构进行成像。
首先,取一张经过处理的免疫染色组织样本玻片,并用含有蛋白质反应基团和聚合物反应基团的锚定溶液覆盖。锚定试剂中的蛋白质反应基团可与细胞内生物分子的胺基结合。
接下来,在样本上添加适量的凝胶溶液,并孵育以使其扩散进入组织。锚定试剂的聚合物反应基团与凝胶溶液中的游离单体结合,从而使生物分子在聚合过程中锚定到聚合物上。
待样品聚合完成后,将蛋白酶溶液覆盖于载玻片上。蛋白酶可降解细胞骨架蛋白,消除任何结构阻力,从而使细胞在不破裂的情况下得以扩张。经酶消化后,凝胶化的样品会从载玻片上脱离并进入悬浮状态。
现在,将样本转移至显微镜兼容容器中的适当洗涤缓冲液中。接着,用清水替换缓冲液并进行孵育。该聚合物相对于其质量可吸收大量水分并发生膨胀。
随着聚合物的膨胀,锚定在聚合网络上的生物分子在保持其空间取向的同时相互分离,从而可在普通光学显微镜下实现清晰可视化。
根据文稿说明配制锚定溶液。将载玻片放入100毫米的培养皿中。用移液器将锚定溶液滴加至组织上,并在室温下孵育至少3小时。然后,根据文稿指示配制凝胶溶液。
去除组织切片上多余的包埋溶液,将载玻片放回培养皿中。向样品中加入新鲜的冷凝胶溶液,在4摄氏度下孵育30分钟。为了在载玻片上样品周围构建一个腔室,使用金刚石刀将盖玻片切成薄片作为间隔物。用少量水将间隔物固定在组织两侧,然后小心地将盖玻片盖在载玻片上,确保组织上方不产生气泡。
然后,将样品置于湿润环境中,37摄氏度孵育2小时。用刀片轻轻插入盖玻片下方,缓慢将其从凝胶表面抬起,取下凝胶室的盖子。修剪组织周围的空白凝胶以减小体积,注意将凝胶切成不对称形状以便追踪方向。
将蛋白酶K按1:200比例溶于消化缓冲液中,确保配制足够的溶液以完全浸没凝胶。然后将样品加入该溶液中,于60摄氏度下在密闭容器中孵育3小时。若样品在消化过程中未脱落,可使用刀片轻轻将其移除。
使用软毛刷将样品转移至与目标成像系统兼容且足以容纳完全膨胀凝胶的容器中的 1× PBS 中。用 PBS 清洗样品 10 分钟,必要时可用 300 毫摩尔 DAPI 重新染色。通过加入过量双蒸水清洗样品,每次 10 分钟,重复 3 至 5 次,使样品膨胀。随后进行荧光成像。