为了更好地了解组织和器官如何发育，不能发挥作用，并随着时间的推移再生，研究人员希望能够在3-D空间内可视化其组成细胞的分子谱。像“人类生物分子图谱计划”，“人类细胞图谱项目”以及一些脑图谱项目这样雄心勃勃的工作正在进行，以绘制许多蛋白质的存在和丰度 - 基因表达的产物 - 在人体器官和组织中在单细胞的规模。然而，现有的成像方法通常在其性能的各个方面，它们对研究人员的可访问性或两者方面受到限制。

据Nature Biotechnology报道，由哈佛大学Wyss生物工程研究所和哈佛医学院(HMS)的彭寅博士领导的研究小组现在用一种名为Immuno-SABER的基于DNA纳米技术的新方法填补了这一空白。 ，“通过交换反应进行信号放大免疫染色”的缩写。该方法将常用抗体的蛋白质靶向特异性与基于DNA的信号放大策略相结合，该策略能够在同一样品中对多种蛋白质进行高度多重可视化，并在每个靶位点具有预编程和可调节的荧光信号。该团队已经在广泛的细胞和组织制剂中验证了他们的方法。

“我们证明Immuno-SABER能够独立调节单个蛋白质靶标的信号强度5到180倍，具有多重功能，可同时检测多种蛋白质。同时具有速度快，使用相对简单，成本低等优点这项技术有可能在许多组织和疾病中快速推进正在进行的大规模蛋白质作图研究和生物标志物发现工作，“作为Wyss Institute核心教员的彭寅表示。

基于他的团队利用DNA纳米技术驱动的条形码和信号放大技术的进展，Yin最近最近还被选为人类生物分子图谱计划(HuBMAP)的获奖者和人类细胞图谱项目的获奖者。他还是Wyss Institute分子机器人计划的联合负责人，以及HMS的系统生物学教授。

在研究和临床环境中，抗体是蛋白质最常用的检测试剂。它们通常用荧光染色标记，以通过显微镜检测它们。然而，常规抗体染色方法通常仅允许同时使用最多五种不同的染色，并且靶蛋白的丰度可能显着不同，使得难以从许多组织显示的背景荧光中区分具有高灵敏度的稀有蛋白质靶标。

Immuno-SABER利用Yin先前报道的“引物交换反应”(PER)方法，利用催化DNA发夹结构合成短DNA引物序列的长连接子。PER产生的多联体通过短柄序列连接到抗体上的DNA条形码，所述抗体与固定细胞和组织样品中的靶蛋白以高特异性结合。在靶位点，SABER多联体为支架提供了用于互补荧光寡核苷酸(“成像剂”)的多个结合位点，因此是扩增从每个蛋白质靶标发出的信号的手段。

“通过对具有独特短DNA序列的抗体进行条形码编码并应用Immuno-SABER，我们可以同时对同一样品中的多个蛋白质靶标进行可视化并具有高特异性。这基本上开辟了一种分析健康和多重组织中存在的蛋白质变种的方法。时尚，“共同首位和共同作者Sinem Saka博士说，他是尹团队的博士后研究员。

该团队通过将其与之前开发的“DNA-Exchange”技术相结合，显着提高了Immuno-SABER方法的多重潜力。在DNA交换中，标记一组靶蛋白的成像器被洗掉并被标记不同靶蛋白组的另一组成像器替换，并且这可以重复多次。

先前开发的用于高度多重蛋白质检测的方法通过在不同蛋白质靶标上重复它们的一些关键步骤起作用，倾向于遭受次优的敏感性，或者花费相当长的时间(低通量)和精细执行。“Exchange-SABRE”通过一步染色和扩增提供高灵敏度，并通过多个快速成像仪交换步骤实现高度多路复用和通量，“共同作者Yu Wang说，他是Yin团队的研究生。”作为证据在概念上，我们在小鼠视网膜的冷冻切片中可视化了10种不同的蛋白质。“

Wang由共同作者George Church博士共同指导，他是Wyss研究所的核心教员和哈佛大学和麻省理工学院(麻省理工学院)HMS和健康科学与技术遗传学教授。 )。

Immuno-SABER的另一个关键方面是促进一次平行检测多种蛋白质，这是它调节信号强度的能力。该团队通过从PER生成的多联体组装更复杂的分支结构来实现这一目标，该多联体包含更多数量的荧光成像剂结合位点。“对基于PER的多联体结构的复杂性进行编程，使我们能够将信号强度调整为特定蛋白质的丰富程度。我们可以同时使用分支SABRE产品可视化稀有蛋白质，从而实现更高的信号放大，以及具有线性SABRE产品的丰富蛋白质，“萨卡说。在他们的研究中，该团队将线性和分支SABER多联体组合在一起，例如，同时可视化人类扁桃体样品中具有不同丰度和细胞位置的六种蛋白质靶标。