一种针对组织透明化样本的快速、高效和均匀的免疫染色技术 —— SmartLabel

基于透明化技术的三维重建，结合荧光标记示踪技术可直观地观察并分析不同生物组织内细胞和细胞网络地类型、位置、数量和活动的信息。但是，目前在短时间内完成对透明化组织样品的均匀染色仍是一件很困难的事情，也是国际上已经发表的透明化技术相关成果存在的共同问题。因此，如何在保护内源性荧光信号的前提下，快速完成对组织样品的免疫标记仍是迫切需要解决的技术难题。

免疫标记的抗体或染料可以通过自由扩散、外界压力及电场的方式进入组织内部与目标抗原或结构相结合。通过自由扩散的方式抗体或染料抵达组织内部速度太慢，借助压力或电场虽然可以加快抗体或染料到达组织内部的速度，但是会损坏样本。Kim等人通过利用随机电泳技术可以在不损坏样本的前提下，较短时间内实现样本快速、高效和均匀染色。目前随机电泳技术已经在大样本免疫染色中得到了应用。

通过利用随机电泳的方法对样本进行染色，不仅大大地缩短了染色时间，而且样本染色会比较均匀。通常一只小鼠脑利用自由抗体自由扩散的方式进行染色需要约2个星期的时间才能完成染色，而且还会出现染色不均匀的情况。而利用SmartLabel仪器进行染色仅需要2-3天的时间就可完成，且染色结果也比较均匀（见图1）。

图1. （A）Horizontal sections show uniform and complete staining of the whole brain with all three probes. (Scale bar, 1 mm.) (B) Passive staining controls shows poor penetration of the probes into the tissue. (Scale bar, 1 mm.) (C and D) Three-dimensional rendering of the hippocampus region of the passively stained brain (C; 2.2 × 1.9 × 5.1 mm3 ) and stochastic electrotransport-stained brain (D; 2.2 × 1.9 × 5.0 mm3 ). (E and F) Optical sections of stochastic electrotransport-stained brain (E) and passive staining control (F) at various depths. (Scale bar, 200 μm.)

虽然普通的电泳方法也可实现快速的将抗体或染料标记在样本上，但由于普通电泳电泳力的方向是同一个方向的，会存在样本变形的风险，而随机电泳技术由于样本是在电场中不断旋转的，所以对于样本而言，电场力的方向则是多方向的，样本进行免疫标记的时候则可以有效规避这种变形的风险（见图2）。

图2. High electric fields required to drive molecular probes into the tissue cause noticeable damage to the tissue during electrophoresis, but not during stochastic electrotransport. Red arrow points to the deformed region. 

SmartLabel仪器就是利用随机电泳技术设计而成的一款可以进行快速，无损的免疫染色的一款商业产品（锘海代理）。在利用该仪器进行免疫标记的时候，样品和染色液放在一个纳米半透膜制成的样品杯中，可以有效消除组织污染和抗体及染料的损失，大大地节省了抗体和染料的用量。然后将样品杯放在有电场的样本品仓中，且样品杯在样品仓中会匀速缓慢旋转，从而保证样品所受到的电泳力是均匀的。SmartLabel仪器见图3。

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