成像方法揭示了什么

*說：“這就像是將記者X拴在一塊樂高積木上，而記者Z拴在一塊K'NEX塊上，只有樂高積木才能卡住其他樂高積木，這導致只有記者X才能與更多記者X聚在一起。" 。

通過這種技術，每個細胞終都有數百個熒光報告簇。在顯微鏡下測量每個簇的活性后，基于不斷變化的熒光，研究人員可以通過保存細胞并染色每個報告基因*的肽標簽，來確定正在每個簇中測量哪個分子。肽標簽在活細胞中是不可見的，但是在活成像完成后可以對其進行染色和觀察。這使研究人員能夠區分不同分子的信號，即使它們可能都在活細胞中發出相同的顏色。

研究人員使用這種方法表明，他們可以在一個細胞中看到五個不同的分子信號。為了證明該策略的潛在用途，他們測量了平行的三個分子的鈣，環狀AMP和蛋白激酶A(PKA)的活性。這些分子形成一個信號網絡，與整個身體的許多不同細胞功能有關。在神經元中，它在將短期輸入(來自上游神經元)轉換為長期變化(例如加強神經元之間的連接)方面起著重要作用，這是學習和形成新記憶所必需的過程。

將這種成像技術應用于海馬錐體神經元后，研究人員確定了兩個具有不同鈣信號動態的新型亞群。一個人群顯示鈣反應緩慢。在其他人群中，神經元的鈣反應更快。后者人群的PKA反應較大。研究人員認為，這種增強的反應可能有助于維持神經元的長期變化。

成像信令網絡

現在，研究人員計劃在活體動物中嘗試這種方法，以便他們可以研究信號網絡活動與行為的關系，并將其擴展到其他類型的細胞，例如免疫細胞。該技術對于比較健康組織和患病組織的細胞之間的信號網絡模式也可能有用。

他們說，在這篇論文中，研究人員表明他們可以一次記錄五個不同的分子信號，并且通過修改現有策略，他們相信它們可以達到16個。通過額外的工作，這個數字可以達到數百個。

博伊登說：“這確實可能有助于解決一些棘手的問題，這些問題涉及細胞的各個部分如何協同工作。" “人們可以想象一個時代，我們可以看到活細胞中的一切，或者至少是與學習，疾病或疾病治療有關的部分。"

在單個細胞內，成千上萬的分子(例如蛋白質，離子和其他信號分子)共同發揮各種功能-吸收營養，存儲記憶并分化為特定組織等。解密這些分子及其所有相互作用是一項艱巨的任務。在過去的20年中，科學家們開發了熒光報告器，可以用來讀出細胞內單個分子的動態。但是，通常一次只能觀察到一個或兩個這樣的信號，因為顯微鏡無法區分許多熒光色。

麻省理工學院的研究人員現在已經開發出一種方法，可以通過測量整個細胞中隨機，不同位置的每個信號來一次成像多達五種不同的分子類型。Y. Eva Tan神經技術教授，生物工程，媒體藝術與科學以及腦與認知科學教授Edward Boyden表示，這種方法可以使科學家了解更多有關控制大多數細胞功能的復雜信號網絡的更多信息。麻省理工學院。

麻省理工學院成員博伊登說：“基因組編碼了成千上萬個分子，它們以我們不了解的方式相互作用。只有同時觀察它們，我們才能了解它們之間的關系。"麥戈文腦科學研究所和科赫綜合癌癥研究所。

研究人員說，在一項新的研究中，博伊登及其同事使用這種技術來識別兩個以不同方式對鈣信號作出反應的神經元種群，這可能會影響它們對長期記憶的編碼方式。

博伊登(Boyden)是這項研究的資深作者，該研究今天在《細胞》雜志上發表。該論文的主要作者是麻省理工學院的博士后長陽靈虎和研究生香農·*。

熒光團簇

為了使分子活性在細胞內可見，科學家通常通過將感應目標分子的蛋白質與發光的蛋白質融合來創建報告基因。約翰·楊說：“這類似于煙霧探測器感知煙霧然后閃爍光的方式。"*也是楊潭分子治療中心的研究員。-常用的發光蛋白是綠色熒光蛋白(GFP)，其基于初在熒光水母中發現的分子。

博伊登說：“通常，生物學家可以在顯微鏡下同時看到一種或兩種顏色，而且許多記者是綠色的，因為它們是基于綠色熒光蛋白的。" “到目前為止，一直缺乏能夠同時看到多個以上這些信號的能力。"

Linghu說：“就像從管弦樂隊中聆聽單個樂器的聲音一樣，遠遠不足以*欣賞交響樂，"通過同時觀察多個蜂窩信號，我們的技術將幫助我們理解“交響曲"。的細胞活動。"

為了增加他們可以看到的信號數量，研究人員著手通過位置而不是顏色來識別信號。他們修改了現有的報道分子，使其聚集在一個單元內不同位置的簇中。他們通過向每個報道分子添加兩個小肽來做到這一點，這有助于報道分子在細胞內形成不同的簇。