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许多生物学和病理学过程不受生物分子(例如蛋白质或核酸)的存在，不存在或功能的严格控制，而是通过细胞内特定位置的数量的细微变化来控制。然而，尽管近来光学成像技术的革命使得能够区分彼此相距小于200nm的分子靶，但现代超分辨率技术仍然面临着准确且精确地计数细胞位置处的生物分子数量的挑战。
由Wyss生物启发工程研究所的团队开发的新分析工具解决了这个问题。由Wyss研究所核心研究员，哈佛医学院系统生物学教授Peng Yin博士领导的团队，以前开发的DNA-PAINT和Exchange-PAINT超分辨率显微镜平台，现在计算生物样品中的不同分子种类，具有高精度和高精度。DNA-PAINT比昂贵的超分辨率显微镜提供更高的分辨率，而Exchange-PAINT可以在同一生物样品中检测多种不同的分子。该方法在3月28日的Nature Methods上发表。
“我们现在已经使用高度定量的分析工具套件增强了我们的DNA驱动的超分辨率显微镜方法。正如我们所说，qPAINT可以精确计算细胞内特定位置的特定分子的实际数量，”Yin说。“引入这种定量能力已经极大地扩展了这种综合性和廉价技术的成像能力范围，因此它可以应用于生物和临床研究的许多领域。”
DNA驱动的成像技术的关键是两条短链DNA的瞬时相互作用，一条称为“对接链”，附着在分子目标上，可视化，另一条称为“成像链”，带有发光染料。
“我们可以精确地编程两条互补DNA链瞬间相互作用的时间间隔，这样当这对链经过结合和解离时，染料会以特定的频率闪烁。从这个频率的增加，我们然后可以用qPAINT分析推断出在特定的细胞位置上确切有多少目标，而不是在空间上解析每个目标，“该研究的两位共同第一作者之一，前博士后研究员Ralf Jungmann博士说。 Yin的实验室，现在是德国慕尼黑Ludwig Maximilian大学Max Planck生物化学研究所的组长。
将这种结合分析应用于DNA-PAINT和Exchange-PAINT使得Wyss团队可以忽略荧光染料在超分辨率显微镜中实现真正定量潜力的常见问题，例如难以模拟的光物理特性和衰退趋势在光的影响下，这种现象称为光漂白。
在早期的原理验证研究中，该团队将DNA驱动的超分辨率显微镜与高度特异性和广泛可用的检测试剂相结合，例如，将对接链连接到特异性结合各种细胞结构和复合物中的分子或DNA探针的抗体上。与特定信使RNA分子结合，穿梭细胞内的遗传信息。
“使用qPAINT，我们计算了抗体靶向细胞表面或细胞核周围的膜，甚至刺激肌肉抽搐的神经末梢的蛋白质数量。该技术可与大量整合一系列检测试剂最终计算了他们执行任务的细胞位点上不同的感兴趣分子，“该工作的另一位共同第一作者，尹团队的博士后研究员MaierAvendaño博士说。
“qPAINT为这个简单的超分辨率显微镜平台增添了一个强大的新工具，现在它为研究人员提供了非凡的能力，可以量化特定位置分子数量的变化如何影响细胞信号和功能。最令人惊奇的是，他们没有需要昂贵的显微镜，所以它几乎可以被任何生物或临床实验室使用，“Wyss研究所创始主任Donald Ingber博士说，他也是哈佛医学院血管生物学的Judah Folkman教授。波士顿儿童医院的血管生物学项目和哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院的生物工程教授。
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