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L'étude de l'organisation moléculaire des tissus dans un contexte tridimensionnel (3D) peut fournir une nouvelle compréhension des fonctions biologiques et du développement de la maladie. Cependant, ces environnements à l'échelle nanométrique sont au-delà des capacités de résolution des microscopes à diffraction conventionnelle limitée (200 à 300 nm), où la distance minimale résolvable, d est définie par d '/NA. Voici la longueur d'onde de la lumière et NA est l'ouverture numérique (NA) du système d'imagerie. Récemment, la visualisation directe des molécules étiquetées fluorescentes a été rendue possible grâce aux techniques d'imagerie super-résolution nouvellement développées1,2,3, y compris l'épuisement des émissions stimulées (STED), microscopie de localisation photo activée (PALM), microscopie de reconstruction optique stochastique (STORM) et microscopie structurée d'éclairage (SIM). Bien que ces techniques d'imagerie aient révolutionné la compréhension de la fonction biologique à l'échelle nanométrique, dans la pratique, elles reposent souvent sur des équipements coûteux et/ou spécialisés et des étapes de traitement d'image, peuvent avoir plus peu de temps d'acquisition que l'imagerie optique conventionnelle, nécessitent des fluorophores ayant des caractéristiques spécifiques (comme la capacité de commutation de photo et/ou une photostabilité élevée). En outre, il reste un défi d'effectuer l'imagerie 3D super-résolution sur des spécimens de tissus.
La microscopie d'expansion (ExM), introduite pour la première fois en 20154, fournit un autre moyen d'imagerie des caractéristiques à l'échelle nanométrique (70 nm) en élargissant physiquement les échantillons conservés incorporés dans un hydrogel polyélectrolyte enflé. Ici, les biomolécules clés et/ou les étiquettes sont ancrées in situ à un réseau de polymères qui peut être isotopiquement étendu après traitement chimique. Parce que l'expansion physique augmente la résolution effective totale, les molécules d'intérêt peuvent alors être résolues en utilisant des systèmes d'imagerie conventionnels à diffraction limitée. Depuis la publication du protocole original, où les étiquettes fluorescentes synthétisées personnalisées ont été ancrées au réseau de polymères4, de nouvelles stratégies ont été utilisées pour ancrer directement les protéines (rétention de protéines ExM, ou proExM)5, 6,7,8,9 et RNA9,10,11,12 à l'hydrogel, et augmenter le grossissement physique par itératif expansion13 ou l'adaptation de la chimie gel8,14,15.
Ici, nous présentons une version adaptée de proExM, appelé pathologie d'expansion (ExPath)16, qui a été optimisé pour les formats de pathologie clinique. Le protocole convertit les échantillons cliniques, y compris les échantillons de paraffine fixe synéral fixe s'est métastatique (FFPE), l'hématoxylin et l'éosine (H-E) tachés, et les échantillons de tissus humains fraîchement congelés montés sur des lames de verre, en un état compatible avec LM. Les protéines sont ensuite ancrées à l'hydrogel et l'homogénéisation mécanique est effectuée (Figure 1)16. Avec une expansion linéaire 4 fois des échantillons, des images multicolores de super-résolution (70 nm) peuvent être obtenues à l'aide d'un microscope confocal conventionnel ayant seulement une résolution de 300 nm et peuvent également être combinés avec d'autres techniques d'imagerie de super-résolution.