同時(shí)可視化觀(guān)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胞器的不同水平下對生物樣品進(jìn)行多重觀(guān)察的成像技術(shù)。我們能夠首次將同一實(shí)驗中在組織、細胞和亞細胞水平上獲得的多重信息相關(guān)聯(lián)在一起。”

免疫熒光（Immunofluorescence, IF）使用抗體可視化觀(guān)察和定位生物樣品中的蛋白。盡管標準的IF方法通常對三種蛋白進(jìn)行標記，但是4i使用現成的抗體和常規的熒光顯微鏡通過(guò)迭代雜交和移除樣品中的抗體來(lái)可視化觀(guān)察十倍以上的蛋白。Gut 解釋道，“想象一下細胞生物學(xué)家是記者。每個(gè)實(shí)驗都是我們對細胞的采訪(fǎng)。對傳統的IF而言，我能夠提出三個(gè)問(wèn)題，但是對4i而言，我能夠討論40多個(gè)話(huà)題。” 

多重蛋白圖譜對細胞景觀(guān)進(jìn)行系統性調查

一旦獲得這些大量數據，就必須對它們進(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多種處理條件下獲得數千個(gè)細胞的亞細胞分辨率圖片。人眼和大腦無(wú)法處理4i收集的復雜生物數據。”

為了充分利用4i數據，Gut開(kāi)發(fā)出一種新的用于可視化觀(guān)察和分析的計算機程序，即多重蛋白圖譜（multiplexed protein map）。它從數百萬(wàn)個(gè)像素中提取出多重熒光信號，并產(chǎn)生細胞中抽象但有代表性的多重蛋白分布圖譜。

因此，這些研究人員能夠對細胞景觀(guān)（cellular landscape）進(jìn)行系統性調查：他們成功地可視化觀(guān)察大多數哺乳動(dòng)物細胞器在細胞周期中和不同環(huán)境下的細胞內空間分布。

推動(dòng)精準醫學(xué)發(fā)展

4i和多重蛋白圖譜的應用是多方面的，從基礎研究到精準醫學(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)，這些研究人員計劃利用這些技術(shù)推動(dòng)精準醫學(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)對細胞的分布和生理學(xué)性質(zhì)的影響。它當前正被臨床醫生和制藥公司用于轉化研究中，旨在改善癌癥患者的治療結果。蘇黎世大學(xué)分子生命科學(xué)研究所的Lucas Pelkmans教授及其研究團隊想要描述接受過(guò)不同癌癥藥物治療的患者的腫瘤細胞特征。這些研究人員希望這些實(shí)驗室結果將為支持患者個(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)的生物標志物，從而改善對癌癥患者的診斷和預后。（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.