研究人员开发了一种新的成像技术，通过化学探针照亮相互交织的肽。这种方法将帮助科学家区分合成肽和与阿尔茨海默病相关的有毒肽。位于圣路易斯的华盛顿大学的工程师们创造了这种技术，以便更近距离地检查纤维组装，特别是那些由淀粉样蛋白β构成的纤维，这些纤维通常与阿尔茨海默病相关。这些交叉β纤维组装不仅存在于阿尔茨海默病中，还在为医疗目的构建设计生物材料中具有重要意义。关于与神经退行性疾病相关的淀粉样蛋白β及其亲属的毒性和功能的担忧，促使研究人员探索不同肽序列之间的联系。这包括天然肽和工程合成版本。
通过第一作者马修·刘（Matthew Lew）和杰·鲁德（Jai Rud）之间的合作，科学家们能够密切检查合成肽与淀粉样蛋白β纤维组装之间的差异。结果显示，这些肽组装的方式存在显著差异。刘是华盛顿大学麦凯尔维工程学院生物医学工程系的成员。
“我们设计显微镜以改善纳米尺度测量，以推动科学领域的发展，”刘解释说。
在最近发表在《ACS Nano》杂志上的一篇文章中，刘和她的同事描述了他们使用尼罗红化学探针照亮交叉β纤维的过程。他们的方法称为单分子取向定位显微镜（SMOLM），利用尼罗红发出的光束可视化由合成肽和淀粉样蛋白β形成的纤维结构。
总之，这些组装的复杂性和多样性明显超出以往的想法。发现更多的蛋白质堆叠可能性是一个积极的发展，因为这表明存在多种安全的蛋白质堆叠方法。通过获得改进的纤维组装测量和图像，生物工程师能够更好地理解决定蛋白质结构对毒性和生物功能影响的规律。这反过来可以导致开发出更有效和更少有害的治疗方案。
然而，为了使科学家能够区分这些蛋白质组装，他们首先需要能够检测到差异，这由于这些结构的微小尺度而成为一项困难的挑战。
“这些纤维的螺旋扭曲是无法使用光学显微镜或某些超分辨率显微镜辨别的，”刘提到显微镜对于观察肉眼无法看到的物体至关重要。在过去几年中，刘的实验室开发了高维成像技术，使他们能够观察到这些差异。典型的荧光显微镜利用荧光分子照亮生物目标的特定方面。在这项特定研究中，他们利用了一种叫做尼罗红的荧光探针来感知其周围环境。当尼罗红在其环境中移动并与纤维相互作用时，它会产生光束，这可以通过测量探针的位置和取向来确定。这些数据显示，他们能够分析荧光探针的行为和特性。该团队成功拼凑出对工程纤维的全面理解，这些纤维与天然的淀粉样蛋白β大相径庭。这些纤维组装的视觉表现登上了《ACS Nano》的封面，并由周维彦（Weiyan Zhou）创建。通过根据尼罗红的取向对图像进行着色编码，最终图像呈现出一种蓝色和红色相间的流动肽组装，令人想起河谷。
展望未来，该团队希望进一步开发如SMOLM的技术，以探索研究纳米尺度生物结构和过程的新方法。根据刘的说法，这种方法使他们能够观察到过去现有技术无法观察的事物。
