圣路易斯华盛顿大学开发出新型成像技术

　　圣路易斯华盛顿大学的工程师们开发了一种新的成像技术，可以让科学家们更近距离地观察原纤维组装——包括淀粉样蛋白的肽堆，最明显的是与阿尔茨海默病有关。

　　这些交叉β纤维组合也是医学应用中设计生物材料的有用组成部分，但它们与淀粉样蛋白的相似性令人担忧，淀粉样蛋白的缠结是神经退行性疾病的症状。研究人员希望了解这些肽的不同序列是如何与它们不同的毒性和功能联系在一起的，无论是天然产生的肽还是它们的合成工程表亲。

　　现在，科学家们可以足够近地观察原纤维的组装，发现与淀粉样蛋白相比，合成肽的堆叠方式存在显著差异。这些结果源于华盛顿大学麦凯维工程学院电气与系统工程副教授马修·卢(Matthew Lew)和生物医学工程副教授贾伊·鲁德拉(Jai Rudra)之间富有成效的合作。

　　卢说:“我们设计显微镜来实现更好的纳米尺度测量，这样科学就可以向前发展。”

　　在最近发表在ACS Nano杂志上的一篇论文中，Lew及其同事概述了他们如何使用尼罗河红化学探针来点亮交叉β原纤维。他们的技术被称为单分子定向定位显微镜(SMOLM)，利用尼罗河红的闪光来可视化合成肽和淀粉样蛋白形成的纤维结构。

　　底线是:这些组件比预期的要复杂和异构得多。这是个好消息，因为这意味着有不止一种方法可以安全地堆积蛋白质。有了更好的测量和纤维组合的图像，生物工程师可以更好地理解蛋白质语法如何影响毒性和生物功能的规则，从而产生更有效和更少毒性的治疗方法。

　　首先，科学家们需要看到它们之间的区别，这是一件非常具有挑战性的事情，因为这些组件的规模很小。

　　卢说:“这些纤维的螺旋扭曲是不可能用光学显微镜，甚至是一些超分辨率显微镜来辨别的，因为这些东西太小了。”

　　利用卢实验室过去几年开发的高维成像技术，他们能够看到这些差异。

　　典型的荧光显微镜使用荧光分子作为灯泡来突出生物目标的某些方面。在这项工作中，他们使用了其中一种探测器，尼罗河红，作为周围环境的传感器。当尼罗河红随机探索环境并与原纤维碰撞时，它会发出闪光，他们可以通过测量来确定荧光探针的位置和方向。从这些数据中，他们可以拼凑出工程原纤维的全貌，这些原纤维的堆叠方式与天然原纤维(如淀粉样蛋白)非常不同。

　　他们将这些纤维组合的图像制成了ACS Nano的封面，并由第一作者周卫彦(Weiyan Zhou)合成，他根据尼罗河红色指向的位置对图像进行了颜色编码。最终的图像是一个蓝红色流动的多肽组合，看起来像一个河谷。

　　他们计划继续开发诸如SMOLM之类的技术，以开辟纳米尺度上研究生物结构和过程的新途径。

　　“我们看到了现有技术无法看到的东西，”卢说。

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