Mikroskopia fluorescencyjna (FM) może być użyta do uzyskania lokalizacji i dystrybucji docelowego białka. Jednak kontekst otaczający białko docelowe zostaje utracony, co ma kluczowe znaczenie dla dokładnego zbadania białka docelowego. Mikroskopia elektronowa (EM) ma najwyższą rozdzielczość obrazowania, dostarczając kilku szczegółów subkomórkowych. Niemniej jednak EM nie ma docelowego oznakowania. Dzięki dokładnemu połączeniu obrazu fluorescencyjnego wykonanego przez FM z szarym obrazem uzyskanym przez EM, korelacyjna mikroskopia świetlna i elektronowa (CLEM) może połączyć informacje uzyskane przez te dwa tryby obrazowania1,2,3,4.
CLEM to kompromis między fluorescencją a ultrastrukturą1. Ze względu na ograniczenia obecnych białek fluorescencyjnych i tradycyjne procedury przygotowania próbek EM, zwłaszcza użycie kwasu osmowego (OsO4) i żywic hydrofobowych, takich jak Epon, ultrastruktura zawsze zagraża fluorescencji5. OsO4 jest niezbędnym odczynnikiem w przygotowywaniu próbek EM, który służy do poprawy kontrastu obrazów EM. W porównaniu z innymi żywicami do zatapiania, Epon jest lepszy pod względem właściwości zachowania ultrastruktury i przekroju5. Jednak żadne białka fluorescencyjne nie są w stanie zachować sygnału fluorescencji po potraktowaniu OsO4 i Epon embedding6. Aby przezwyciężyć ograniczenia białek fluorescencyjnych, opracowano wstępne osadzanie CLEM, w którym obrazowanie FM odbywa się przed przygotowaniem próbki EM6. Jednak wadą wstępnego osadzania CLEM jest nieprecyzyjna rejestracja między obrazami FM i EM5.
Wręcz przeciwnie, metoda CLEM po osadzeniu wykonuje obrazowanie FM po przygotowaniu próbki EM, której dokładność rejestracji może osiągnąć 6-7 nm5,6. Aby zachować fluorescencję białek fluorescencyjnych, zastosowano bardzo niskie stężenia OsO4 (0,001%)3 lub metody przygotowania EM zamrażane pod wysokim ciśnieniem (HPF) i zamrażające (FS)4,7 kosztem pogorszenia ultrastruktury lub kontrastu obrazu EM. Rozwój mEos4b znacznie przyspiesza postęp CLEM po zasadzeniu, chociaż metakrylan glicydylu jest używany jako żywica do zatapiania5. Wraz z opracowaniem mEosEM, który może przetrwać barwienie OsO4 i osadzanie epon, po raz pierwszy osiągnięto CLEM o wysokiej rozdzielczości Epon, zachowując jednocześnie fluorescencję i ultrastrukturę6. Po mEosEM opracowano kilka białek fluorescencyjnych, które mogą przetrwać barwienie OsO4 i osadzanie Epon8,9,10,11. To w znacznym stopniu sprzyja rozwojowi CLEM.
Istnieją trzy kluczowe aspekty CLEM po osadzeniu Epon. Pierwszym z nich jest białko fluorescencyjne, które powinno utrzymywać sygnał fluorescencyjny po przygotowaniu próbki EM. Zgodnie z naszym doświadczeniem, mScarlet jest lepszy od innych doniesień o białkach fluorescencyjnych. Drugim jest to, jak znaleźć tę samą komórkę zobrazowaną przez obrazowanie FM w obrazowaniu EM. Aby rozwiązać ten problem, ulepszamy procedurę na tym etapie, aby można było łatwo znaleźć docelową komórkę. Ostatnia to metoda wyrównywania obrazu FM z obrazem EM. W tym miejscu szczegółowo opisujemy rejestrację między obrazami FM i EM. W tym protokole wyrażamy mScarlet w neuronach VGLUT2 i wykazujemy, że mScarlet może celować w lizosomy wtórne za pomocą CLEM po osadzeniu Epon. Zapewniamy szczegółowe informacje krok po kroku dotyczące CLEM po osadzeniu Epon, bez uszczerbku dla fluorescencji i ultrastruktury.