$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Onderzoek naar de moleculaire organisatie van weefsels in een driedimensionale (3D) context kan een nieuw begrip van biologische functies en ziekte ontwikkeling bieden. Echter, deze nanoschaal omgevingen zijn buiten de resolutie capaciteiten van conventionele diffractie beperkt microscopen (200 − 300 nm), waarbij de minimale omgezet afstand, d wordt gedefinieerd door d α λ/na. Hier λ is de golflengte van licht en na is het numerieke diafragma (na) van het beeldvormings systeem. Recentelijk is directe visualisatie van fluorescently gelabelde moleculen mogelijk gemaakt door nieuw ontwikkelde beeldvormingstechnieken met superresolutie1,2,3, inclusief gestimuleerde emissie depletie (STED), Foto-geactiveerde lokalisatie microscopie (PALM), stochastische optische reconstructie microscopie (STORM), en gestructureerde verlichtings microscopie (SIM). Hoewel deze beeldvormingstechnieken een revolutie hebben teweeggebracht in de biologische functie op nanoschaal, zijn ze in de praktijk vaak afhankelijk van dure en/of gespecialiseerde apparatuur en beeldverwerkings stappen, kunnen ze een langzamere acquisitie tijd hebben in vergelijking met conventionele optische beeldvorming, vereisen fluoroforen met specifieke kenmerken (zoals fotoswitchingvermogen en/of hoge foto stabiliteit). Daarnaast blijft het een uitdaging om 3D Super-Resolution Imaging op weefsel specimens uit te voeren.
Expansie microscopie (EXM), voor het eerst geïntroduceerd in 20154, biedt een alternatieve manier van Imaging nanoschaal kenmerken (< 70 nm) door fysiek groeiende bewaard gebleven monsters ingebed in een opzwelbaar polyelektrolyt hydrogel. Hier worden belangrijke biomoleules en/of labels in situ verankerd aan een polymeer netwerk dat isotopen kan worden uitgebreid na chemische verwerking. Omdat de fysieke expansie de totale effectieve resolutie verhoogt, kunnen moleculen van belang dan worden opgelost met conventionele diffractie-beperkte beeldvormingssystemen. Sinds de publicatie van het oorspronkelijke protocol, waarbij aangepaste gesynthetiseerde fluorescerende labels werden verankerd aan het polymeer netwerk4, zijn nieuwe strategieën gebruikt om direct eiwitten (eiwit retentie EXM of proexm) te verankeren5, 6,7,8,9 en RNA9,10,11,12 aan de hydrogel, en verhoog de fysieke vergroting door iteratief uitbreiding13 of aanpassing gelchemie 8,14,15.
Hier presenteren we een aangepaste versie van proExM, genaamd Expansion pathologie (ExPath)16, die is geoptimaliseerd voor klinische pathologie-formaten. Het protocol converteert klinische monsters, waaronder formalin-Fixed paraffine-ingebed (FFPE), hematoxyline en eosine (H & E) gekleurd, en vriesverse menselijke weefsel specimens die op glazen platen zijn gemonteerd, in een toestand die verenigbaar is met ExM. Eiwitten worden vervolgens verankerd aan de hydrogel en mechanische homogenisatie wordt uitgevoerd (Figuur 1)16. Met een 4-voudige lineaire expansie van de monsters, kunnen Multicolor superresolutie (~ 70 nm) beelden worden verkregen met behulp van een conventionele confocale Microscoop met slechts een ~ 300 nm resolutie en kan ook worden gecombineerd met andere Super-Resolution Imaging technieken.