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JACS等高水平成果汇总！新型光热红外技术亚细胞无标记化学成像利器！

2024-10-10 15:22:07 行业资讯

　　O-PTIR 技术已大范围的应用于生命科学中的所有的领域，尤其是细胞与亚细胞水平的原位分子结构研究，如检查亚细胞位置的淀粉样蛋白折叠。

　　美国PSC公司基于新型光热红外（O-PTIR）技术，研发了全新非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage。设备不仅具备传统FTIR的特性，可以对物质的分子结构可以进行解析，还克服了传统红外空间分辨率不足的问题，其分辨高达500 nm，可在亚微米尺度上实现单个细胞与组织的无标记含水分析，如对单个细胞内蛋白、脂质等生物大分子的无标记探测。本文将结合三篇高水平文献概述该技术在亚细胞水平无标记成像的能力。

　　非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage和同步加速器 X 射线荧光 (S-XRF) 纳米成像技术的无标记超分辨率微光谱

　　该团队首先使用mIRage可视化了β淀粉样蛋白片层结构和氧化脂质的分布（下图a）；随后，使用S-XRF可视化了相同神经元中金属离子的分布（图b）。通过拟合mIRage和S-XRF图像不难发现金属铁簇的位置与升高的β淀粉样蛋白片层结构和氧化脂质高度相关（图c和d）。

　　非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage检测了新提取的含水组织，从而避免了传统红外检测制样中必须要通过大量操作排除水分子干扰而无法对蛋白分子进行原位结构研究的弊端。

　　结果表明，mIRage可对从各种器官（包括活体大脑和肺组织）中提取的未处理、完全水合的组织活检样本做化学成像分析

　　-1频率的红外图，这是淀粉样蛋白的双波段特征。由于氧化脂质先前与淀粉样蛋白结构相关，该团队还获取了频率为 1740 cm

　　的图谱，以使用 1656 cm–1图谱作为相应比率图谱的分母来检测氧化脂质 (图C)。该团队在该时间点观察到具有β片层结构的新小斑点的形成 (图A下中箭头指示的2张图像)，其中反向平行β片层结构含量较高(图 B下，箭头所示)。新β片层结构的出现伴随着氧化脂质的存在增加，而氧化脂质的存在伴随着 AD 组织中的淀粉样蛋白聚集（图C、D）。

　　非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage无需标记即可直接对新鲜的生物样本做检测，分辨率达亚微米水平，代表了生物组织原位化学成像分析技术的新突破。

　　在该研究中，作者构建了一个单细胞代谢成像平台，能够在各种人类衍生的 2D 和 3D 培养系统中以高特异性直接成像脂质代谢。通过加入叠氮化物标记的红外探针（azide-PA），可用作核苷酸的修饰标记，脂肪酸代谢的分子探针；azide-PA加入培养基后，可被细胞利用合成甘油三酯，磷脂和固醇类。mIRage检测azide-PA的光谱结果为和PA相比，其在2100cm

　　-1具有叠氮基团的吸收峰，因此azide-PA很适合用于检测细胞内的脂质分布。该团队通过此体系在前颗粒蛋白敲低的人类诱导多能干细胞及其分化的小胶质细胞中发现了上调的脂质代谢。