Les systèmes biologiques présentent une hétérogénéité structurelle, des membres et des organes jusqu’aux niveaux de protéines à l’échelle nanométrique. Par conséquent, une compréhension complète du fonctionnement de ces systèmes nécessite un examen visuel à travers ces échelles de taille. Cependant, la limite de diffraction de la lumière pose des problèmes de visualisation de structures inférieures à ~200-300 nm sur un microscope à fluorescence conventionnel. En outre, les méthodes optiques de super-résolution 1,2,3, telles que la déplétion par émission stimulée (STED), la microscopie de localisation photoactivée (PALM), la microscopie de reconstruction optique stochastique (STORM) et la microscopie à illumination structurée (SIM), bien que puissantes, présentent leurs propres défis, car elles nécessitent du matériel et des réactifs coûteux et ont souvent des temps d’acquisition lents et une faible capacité à imager de grands volumes en 3D.
La microscopieà expansion 4 (ExM) fournit un moyen alternatif de contourner la limite de diffraction de la lumière en ancrant de manière covalente les biomolécules dans un gel polymère gonflable à l’eau et en les séparant physiquement, les rendant ainsi résolvables sur des microscopes optiques conventionnels. Une multitude de variantes du protocole ExM ont été développées depuis la publication originale d’ExM il y a moins d’une décennie, et ces protocoles permettent l’incorporation directe des protéines 5,6,7, ARN 8,9,10, ou lipides11,12,13 dans le réseau de gel en modifiant l’ancrage chimique ou en élargissant davantage l’échantillon (améliorant ainsi la résolution effective) soit en une seule étape14, soit en plusieurs étapes itératives15,16. Jusqu’à récemment, aucun protocole ExM ne pouvait conserver ces trois classes de biomolécules avec un seul ancrage chimique disponible dans le commerce tout en fournissant un gel mécaniquement robuste qui pouvait se dilater ~10 fois en un seul cycle d’expansion.
Ici, nous présentons Magnify17, un ajout récent à l’arsenal ExM qui utilise la méthacroléine comme ancrage de la biomolécule. La méthacroléine forme des liaisons covalentes avec les tissus comme celui du paraformaldéhyde, assurant que plusieurs classes de biomolécules peuvent être retenues dans le réseau de gel sans nécessiter divers agents d’ancrage spécifiques ou personnalisés. De plus, cette technique peut élargir un large spectre de tissus jusqu’à 11 fois, y compris des échantillons notoirement difficiles tels que les échantillons cliniques fixés au formol (FFPE). Les méthodes précédentes pour étendre de tels échantillons mécaniquement rigides nécessitaient une digestion sévère de la protéase, rendant impossible le marquage des anticorps des protéines d’intérêt après l’expansion de l’échantillon. En revanche, cette technique permet d’étendre des échantillons cliniques FFPE à l’aide d’une solution dénaturante à chaud, préservant ainsi les épitopes de protéines entières dans le gel, qui peuvent être ciblés pour l’imagerie post-expansion (Figure 1).