活細(xì)胞上多重膜蛋白的原位成像，可用于揭示其豐度和空間分布，對于準(zhǔn)確描述細(xì)胞類型、狀態(tài)和動態(tài)過程至關(guān)重要。目前常見的膜蛋白多重成像工具，或受限于較低的成像通量、或由于物理化學(xué)處理手段而與活細(xì)胞樣本難以兼容。目前，基于DNA的編碼技術(shù)和擴(kuò)增反應(yīng)，如滾環(huán)擴(kuò)增（RCA）、雜交鏈反應(yīng)（HCR）和引物交換反應(yīng)（PER），為高信號強(qiáng)度、高通量的活細(xì)胞膜蛋白成像提供了強(qiáng)有力的工具。然而，這些方法大小不一的擴(kuò)增子產(chǎn)物，在檢測過程中可能改變多重靶標(biāo)的原始相對比例，不利于靶標(biāo)定量的精確性。因此，針對活細(xì)胞表面不同豐度的多重靶標(biāo)，如何進(jìn)行可精準(zhǔn)控制的信號放大和定量分析，仍然面臨一定的挑戰(zhàn)。 近日，中國科學(xué)院杭州醫(yī)學(xué)研究所/上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究院的韓達(dá)研究員團(tuán)隊開發(fā)了一種精準(zhǔn)可控的DNA編碼的擴(kuò)增反應(yīng)，模板聚合反應(yīng)（TAR），可一步組裝能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定義信號放大能力的梳狀DNA納米結(jié)構(gòu)（CDN），并通過TAR正交序列和光觸發(fā)的迭代標(biāo)記技術(shù)，在2小時內(nèi)對活細(xì)胞表面6-10種膜蛋白進(jìn)行多重成像，且不改變多靶標(biāo)的原始相對豐度比。與傳統(tǒng)的引物交換反應(yīng)（PER）不同，Hairpin模板在TAR反應(yīng)中類似于“燃料”，可與延伸引物穩(wěn)定結(jié)合并組裝形成穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)。成功觸發(fā)TAR而非PER的關(guān)鍵，在于控制State 0、State 1和State 2之間的平衡。而調(diào)整TAR體系中Hairpin與Primer的初始濃度比例，可實現(xiàn)CDN中集成的Hairpin模板數(shù)量的精確控制。
通過聯(lián)合使用親和配體-核酸適體，TAR可實現(xiàn)對活細(xì)胞膜蛋白的信號放大，尤其是低豐度膜蛋白。此外，TAR可在不干擾多靶標(biāo)原始相對比例的前提下，對活細(xì)胞表面膜蛋白信號進(jìn)行高保真、定量的多重成像，且與抗體和核酸適體同時具備兼容性。通過與親和配體（Aptamer和抗體）相結(jié)合，并將光可切割連接子（PC-Linker）引入TAR多重成像檢測體系，經(jīng)兩輪光譜多重檢測，TAR在A-431活細(xì)胞表面實現(xiàn)了更高層級的六種膜蛋白的高保真成像。 該工作提出了一種新穎且高度精準(zhǔn)可控的DNA擴(kuò)增反應(yīng)，通過調(diào)整體系中模板引物濃度比，可預(yù)定義TAR探針的信號放大能力，這對于其他基于DNA的信號放大策略（如RCA、PER和HCR）難以實現(xiàn)。因此，TAR有利于準(zhǔn)確和量化地成像同一檢測體系下不同豐度的待檢測靶標(biāo)。同時，由于其序列設(shè)計和操作程序的簡單性，可在短時間內(nèi)實現(xiàn)對復(fù)雜活細(xì)胞的多重性成像。 論文信息 Multiplexed and Quantitative Imaging of Live-Cell Membrane Proteins by a Precise and Controllable DNA-Encoded Amplification Reaction Dr. Nannan Diao, Dr. Jianing Hou, Dr. Xinyu Peng, Dr. Yaru Wang, Dr. Axin He, Dr. Haiyan Gao, Dr. Linlin Yang, Dr. Pei Guo, Dr. Junyan Wang, Prof. Da Han Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202406330
