2018年8月8日/生物谷BIOON/---在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自瑞士蘇黎世大學(xué)（UZH）的研究人員開(kāi)發(fā)出一種分析細(xì)胞及其組分的新方法，即迭代間接免疫熒光成像（iterative indirect immunofluorescence imaging, 4i）。這種創(chuàng)新性的方法極大地改進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)中使用的標(biāo)準(zhǔn)免疫熒光成像技術(shù)，并為臨床醫(yī)生提供來(lái)自每個(gè)樣本的大量數(shù)據(jù)。4i使得在從組織到細(xì)胞器的不同水平下同時(shí)觀察至少40種蛋白及其修飾在數(shù)十萬(wàn)個(gè)細(xì)胞中的同一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的空間分布成為可能。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年8月3日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Multiplexed protein maps link subcellular organization to cellular states”。
圖片來(lái)自UZH。
同時(shí)可視化觀察十倍多的蛋白
論文第一作者、蘇黎世大學(xué)分子生命科學(xué)研究所博士后研究員Gabriele Gut說(shuō)，“4i是首個(gè)為我們提供在從組織到細(xì)胞器的不同水平下對(duì)生物樣品進(jìn)行多重觀察的成像技術(shù)。我們能夠首次將同一實(shí)驗(yàn)中在組織、細(xì)胞和亞細(xì)胞水平上獲得的多重信息相關(guān)聯(lián)在一起?！?br style="box-sizing: border-box; animation-fill-mode: both; margin: 0px; padding: 0px; overflow-wrap: break-word;"/>
免疫熒光（Immunofluorescence, IF）使用抗體可視化觀察和定位生物樣品中的蛋白。盡管標(biāo)準(zhǔn)的IF方法通常對(duì)三種蛋白進(jìn)行標(biāo)記，但是4i使用現(xiàn)成的抗體和常規(guī)的熒光顯微鏡通過(guò)迭代雜交和移除樣品中的抗體來(lái)可視化觀察十倍以上的蛋白。Gut 解釋道，“想象一下細(xì)胞生物學(xué)家是記者。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是我們對(duì)細(xì)胞的采訪。對(duì)傳統(tǒng)的IF而言，我能夠提出三個(gè)問(wèn)題，但是對(duì)4i而言，我能夠討論40多個(gè)話題?！?nbsp;
多重蛋白圖譜對(duì)細(xì)胞景觀進(jìn)行系統(tǒng)性調(diào)查
一旦獲得這些大量數(shù)據(jù)，就必須對(duì)它們進(jìn)行分析---這是這些研究人員面臨的下一個(gè)難題。 “我們通過(guò)10個(gè)通道在10多種處理?xiàng)l件下獲得數(shù)千個(gè)細(xì)胞的亞細(xì)胞分辨率圖片。人眼和大腦無(wú)法處理4i收集的復(fù)雜生物數(shù)據(jù)?！?br style="box-sizing: border-box; animation-fill-mode: both; margin: 0px; padding: 0px; overflow-wrap: break-word;"/>
為了充分利用4i數(shù)據(jù)，Gut開(kāi)發(fā)出一種新的用于可視化觀察和分析的計(jì)算機(jī)程序，即多重蛋白圖譜（multiplexed protein map）。它從數(shù)百萬(wàn)個(gè)像素中提取出多重?zé)晒庑盘?hào)，并產(chǎn)生細(xì)胞中抽象但有代表性的多重蛋白分布圖譜。
因此，這些研究人員能夠?qū)?xì)胞景觀（cellular landscape）進(jìn)行系統(tǒng)性調(diào)查：他們成功地可視化觀察大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞器在細(xì)胞周期中和不同環(huán)境下的細(xì)胞內(nèi)空間分布。
推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展
4i和多重蛋白圖譜的應(yīng)用是多方面的，從基礎(chǔ)研究到精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)。Gut說(shuō)，“我們希望4i和多重蛋白圖譜將有助于科學(xué)家們更好地理解幾十年來(lái)一直處于生物研究中心的過(guò)程。”與此同時(shí)，這些研究人員計(jì)劃利用這些技術(shù)推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展，特別是在癌癥診斷和治療選擇方面。
新方法已用于腫瘤治療中
這種4i分析方法也可用于確定藥理活性物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的分布和生理學(xué)性質(zhì)的影響。它當(dāng)前正被臨床醫(yī)生和制藥公司用于轉(zhuǎn)化研究中，旨在改善癌癥患者的治療結(jié)果。蘇黎世大學(xué)分子生命科學(xué)研究所的Lucas Pelkmans教授及其研究團(tuán)隊(duì)想要描述接受過(guò)不同癌癥藥物治療的患者的腫瘤細(xì)胞特征。這些研究人員希望這些實(shí)驗(yàn)室結(jié)果將為支持患者個(gè)體化治療的臨床決策提供信息。此外，他們計(jì)劃在腫瘤組織切片上進(jìn)行4i和多重蛋白圖譜分析，以便鑒定出相關(guān)的生物標(biāo)志物，從而改善對(duì)癌癥患者的診斷和預(yù)后。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
Gabriele Gut1,2,*,?, Markus D. Herrmann1,3,*,?, Lucas Pelkmans1,?. Multiplexed protein maps link subcellular organization to cellular states. Science, 03 Aug 2018, 361(6401):eaar7042, doi:10.1126/science.aar7042.
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