I sistemi biologici mostrano eterogeneità strutturale, dagli arti e dagli organi fino ai livelli di proteine su scala nanometrica. Pertanto, una comprensione completa del funzionamento di questi sistemi richiede un esame visivo su queste scale dimensionali. Tuttavia, il limite di diffrazione della luce causa difficoltà nella visualizzazione di strutture più piccole di ~ 200-300 nm su un microscopio a fluorescenza convenzionale. Inoltre, i metodi ottici di super-risoluzione 1,2,3, come la deplezione di emissione stimolata (STED), la microscopia di localizzazione fotoattivata (PALM), la microscopia a ricostruzione ottica stocastica (STORM) e la microscopia a illuminazione strutturata (SIM), sebbene potenti, presentano le loro sfide, poiché richiedono hardware e reagenti costosi e spesso hanno tempi di acquisizione lenti e una scarsa capacità di visualizzare grandi volumi in 3D.
La microscopia ad espansione4 (ExM) fornisce un mezzo alternativo per aggirare il limite di diffrazione della luce ancorando covalentemente le biomolecole in un gel polimerico gonfiabile d'acqua e separandole fisicamente, rendendole così risolvibili sui microscopi ottici convenzionali. Una moltitudine di varianti del protocollo ExM sono state sviluppate dalla pubblicazione originale di ExM meno di un decennio fa, e questi protocolli consentono l'incorporazione diretta delle proteine 5,6,7, RNA 8,9,10 o lipidi11,12,13 nella rete di gel alterando l'ancoraggio chimico o espandendo ulteriormente il campione (migliorando così la risoluzione effettiva) in un singolo passaggio14 o in più passaggi iterativi15,16. Fino a poco tempo fa, nessun singolo protocollo ExM poteva mantenere queste tre classi di biomolecole con un singolo ancoraggio chimico disponibile in commercio, fornendo al contempo un gel meccanicamente robusto che poteva espandersi ~ 10 volte in un singolo ciclo di espansione.
Qui, presentiamo Magnify17, una recente aggiunta all'arsenale ExM che utilizza la metacroleina come ancoraggio della biomolecola. La metacroleina forma legami covalenti con tessuti come quello della paraformaldeide, assicurando che più classi di biomolecole possano essere trattenute all'interno della rete di gel senza richiedere vari agenti di ancoraggio specifici o personalizzati. Inoltre, questa tecnica può espandere un ampio spettro di tessuti fino a 11 volte, compresi campioni notoriamente impegnativi come campioni clinici fissati in formalina (FFPE). I metodi precedenti per espandere tali campioni meccanicamente rigidi richiedevano una dura digestione della proteasi, rendendo impossibile l'etichettatura anticorpale delle proteine di interesse dopo che il campione era stato espanso. Al contrario, questa tecnica raggiunge l'espansione dei campioni clinici FFPE utilizzando una soluzione denaturante calda, preservando così gli epitopi proteici interi all'interno del gel, che possono essere mirati per l'imaging post-espansione (Figura 1).