$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
FISH ilk olarak 40 yılı aşkın bir süre önce Drosophila'da politen kromozomları üzerindeki genleri haritalamak için kullanıldı1,2. Günümüzde, tek moleküllü FISH, sağlam doku3'te mRNA transkriptlerini uzamsal olarak lokalize etmek ve ölçmek için altın standarttır. Bununla birlikte, numune bütünlüğü ve RNA kaybı sorunları nedeniyle, Drosophila'daki tam montajlı tek moleküllü FISH teknikleri, aynı örnekte analiz edilebilen yalnızca birkaç genle sınırlandırılmıştır4,5,6,7. Barkodlamanın son zamanlardaki gelişimi (örn. 8,9,10) kalın dokuda bile tespit edilebilen transkript sayısını artırırken11,12), bu tür protokollerin oluşturulması, uygulamanın önünde bir engel olabilecek önemli bir kaynak yatırımı gerektirir. Gerçekten de, birçok yaratıcı uzamsal transkriptomik teknik, hiçbir zaman menşe kurumlarının ötesine yayılmadı13. Bu nedenle, aynı sağlam beyindeki düzinelerce genin ekspresyonunu tespit etmek için basit ve nispeten ucuz bir yöntem, çeşitli araştırma hedeflerini kolaylaştıracaktır: RNA dizilimi ve hücre atlası verilerinin doğrulanması, CNS boyunca moleküler hücre tiplerinin haritalanması, gen ekspresyonundaki gelişimsel, cinsiyete veya türe özgü farklılıkların ölçülmesi veya Drosophila'da mevcut olan çok çeşitli genetik veya çevresel bozulmaların neden olduğu gen ifadesindeki değişikliklerin ölçülmesi.
Genleşme mikroskobu, araştırmacıların dokuları şişebilir bir hidrojel14 içinde genişleterek daha yüksek çözünürlükte gözlemlemelerini sağlayan bir tekniktir. EASI-FISH, genişleme mikroskobu ve oligo prob bağlanması16'yı tespit etmek için enzimatik olmayan bir teknik olan hibridizasyon zincir reaksiyonunu (HCR) kullanan RNA FISH. EASI-FISH ilk olarak, fare lateral hipotalamusun17'nin kalın (300 μm) doku dilimlerindeki düzinelerce genin ekspresyon modellerini haritalamak için ince doku FISH'e alternatif bir yaklaşım olarak geliştirilmiştir. Bu yöntem, bu dokunun kalınlığının 300 μm'den az olduğu ve yakın zamanda bir prototip sinek EASI-FISH protokolü tanımlandığı göz önüne alındığında, yetişkin sinek beyinlerine uygulama için idealdir18. Burada, disseke edilmiş ve sabitlenmiş Drosophila beyinleri, mRNA ve proteinlerin sırasıyla alkilleyici ajanlar Melphalan-X ve Acryloyl-X (Ac-X) ile jel polimerine kovalent olarak bağlandığı şişirilebilir bir hidrojel içine gömülür. Beynin izotropik genişlemesine izin veren protein sindiriminden sonra, gene özgü DNA oligo probları, ilgilenilen transkriptleri bulmak için dokudaki mRNA'ya hibritlenir. Floresan etiketli DNA saç tokaları daha sonra ikinci bir hibridizasyon adımında eklenir. Çoklu firkete molekülleri, meta-kararlı DNA polimerleri oluşturmak için HCR reaksiyonunda polimerize olur. Bu, ışık tabakası veya konfokal mikroskopi ile parlak noktalar olarak tespit edilebilen bireysel transkriptler için sinyalin amplifikasyonuna yol açar.
mRNA ve proteinin jel matrisine kovalent olarak sabitlenmesi ve jel oluşumundan sonra proteinlerin proteolitik sindirimi, mRNA transkriptlerinin nispeten stabil olduğu ve prob bağlanması için potansiyel olarak daha erişilebilir olduğu bir ortam yaratır. mRNA ve jelin stabilitesi, turlar arasında DNase1 enzimi ile inkübasyon yoluyla DNA problarının ve HCR ürününün sıyrılmasıyla15,17. Ayrıca, numunenin genleşmesi, moleküler kalabalıklaşmayı azaltarak otofloresan ve ışık saçılımını azaltır ve görüntü çözünürlüğünü etkili bir şekilde artırır14. Bu nedenle, bireysel mRNA transkriptleri daha kolay çözülebilir.
GFP, floresan veya genleşme sonrası antikor bağlanması ile tespit edilebilir kalacak kadar prosedürü sürdürür. Bu nedenle, bu raporlayıcı, ilgilenilen hücre türlerini işaretlemek ve segmentlere ayırmak için kullanılabilir. Mevcut birçok nörona özgü bölünmüş GAL4 sürücü hattıyla bağlantılı olarak (örneğin, 19,20), bu, bir nöronal tipin moleküler kimliği hakkında daha fazla bilgi edinme veya anatomileriyle kolayca ayırt edilemeyen moleküler alt tipleri tanımlama olasılığını açar.
Burada açıklanan, mükemmel mRNA tutma, teknik zorlukların giderilmesi ve jelin daha fazla sağlamlığına sahip prototip sinek EASI-FISH protokolü18'in güncellenmiş bir versiyonudur. Modifikasyonlar, PFA konsantrasyonunun arttırılmasını, fiksasyon sıcaklığının düşürülmesini ve Melphalan-X ve Ac-X ile inkübasyondan önce beyinleri monte ederek numune hazırlamanın kolaylaştırılmasını içerir. Bu protokol aynı zamanda jel sağlamlığını artırmak için yeni bir jel tarifi içerir, bu da birçok FISH turu gerçekleştirirken ve görüntüleme yaparken jel hasarını etkili bir şekilde azaltır. Bu değişiklikler, protokolün gerçekleştirilmesini daha basit hale getirerek hem işlem süresini hem de reaktif kullanımını azaltır ve tutarlı sonuçlara olan güveni artırır. Daha da önemlisi, çoğullama yeteneği, aynı beyinde aylar boyunca düzinelerce genin araştırılabileceği şekilde artırılmıştır. Bu, yetişkin Drosophila beynindeki çeşitli ekspresyon seviyelerinde çeşitli nöronal genlerin ekspresyon modelleri ile gösterilmektedir.