La microscopía de fluorescencia (FM) se puede utilizar para obtener la localización y distribución de la proteína diana. Sin embargo, se pierde el contexto que rodea a la proteína diana, lo cual es crucial para investigar a fondo la proteína diana. La microscopía electrónica (EM) tiene la resolución de imagen más alta y proporciona varios detalles subcelulares. Sin embargo, EM carece de etiquetado de objetivos. Al fusionar con precisión la imagen de fluorescencia tomada por FM con la imagen gris adquirida por EM, la microscopía correlativa de luz y electrónica (CLEM) puede combinar la información obtenida por estos dos modos de imagen 1,2,3,4.
CLEM es un compromiso entre la fluorescencia y la ultraestructura1. Debido a las limitaciones de las proteínas fluorescentes actuales y a los procedimientos tradicionales de preparación de muestras EM, especialmente el uso de ácido ósmico (OsO4) y resinas hidrofóbicas como el Epon, la ultraestructura siempre compromete la fluorescencia5. OsO4 es un reactivo indispensable en la preparación de muestras EM, que se utiliza para mejorar el contraste de las imágenes EM. En comparación con otras resinas de incrustación, Epon es superior en propiedades de conservación y seccionamiento de la ultraestructura5. Sin embargo, ninguna proteína fluorescente puede retener la señal de fluorescencia después del tratamiento de OsO4 y Epon embedding6. Para superar las limitaciones de las proteínas fluorescentes, se desarrolló el CLEM de pre-inclusión, en el que se realizan imágenes de FM antes de la preparación de la muestra EM6. Sin embargo, el inconveniente de la preincrustación de CLEM es el registro impreciso entre las imágenes FM y EM5.
Por el contrario, el método CLEM posterior a la inclusión realiza la obtención de imágenes FM después de la preparación de la muestra EM, cuya precisión de registro puede alcanzar los 6-7 nm 5,6. Para retener la fluorescencia de las proteínas fluorescentes, se han utilizado concentraciones muy bajas de OsO4 (0,001%)3 o los métodos de preparación de EM congelados a alta presión (HPF) y de sustitución por congelación (FS) 4,7 a expensas de la ultraestructura comprometida o del contraste de la imagen EM. El desarrollo de mEos4b promueve en gran medida el progreso del CLEM posterior a la inclusión, aunque el metacrilato de glicidil se utiliza como resina de inclusión5. Con el desarrollo de mEosEM, que puede sobrevivir a la tinción de OsO4 y a la inclusión de Epon, se logró por primera vez el CLEM de superresolución posterior a la incrustación de Epon, manteniendo la fluorescencia y la ultraestructura simultáneamente6. Después de mEosEM, se desarrollaron varias proteínas fluorescentes que pueden sobrevivir a la tinción de OsO4 y a la inclusión de Epon 8,9,10,11. Esto promueve en gran medida el desarrollo de CLEM.
Hay tres aspectos clave en el CLEM posterior a la incrustación de Epon. La primera es la proteína fluorescente, que debe mantener la señal fluorescente después de la preparación de la muestra EM. De acuerdo con nuestra experiencia, mScarlet es superior a otras proteínas fluorescentes reportadas. La segunda es cómo encontrar la misma célula de la que se obtienen imágenes de FM en imágenes de EM. Para resolver este problema, mejoramos el procedimiento para este paso para que uno pueda encontrar fácilmente la célula objetivo. El último es el método para alinear la imagen FM con la imagen EM. A continuación, detallamos el registro entre las imágenes FM y EM. En este protocolo, expresamos mScarlet en neuronas VGLUT2 y demostramos que mScarlet puede dirigirse a los lisosomas secundarios utilizando Epon post-inclusión de CLEM. Proporcionamos detalles paso a paso para el CLEM posterior a la inclusión de Epon, sin comprometer la fluorescencia y la ultraestructura.