来源：DeepTech深科技
总的来说，本次工作探索了 DNA 纳米标签在辅助电镜成像上的可能性。相关论文讨论了 DNA 纳米结构作为纳米标签的三项优势。
其一，DNA 纳米结构是一种高度可编程的结构，利用现有的技术可以在纳米尺度精确设计出任意形状的纳米结构。
其二，目前已经有大量论文证明，DNA 纳米结构可以很简单地修饰不同的蛋白质及其他功能分子。
其三，DNA 纳米结构也被证明具有一定的稳定性，至少在冷冻制样的时间尺度内可以保持自身结构的完整性。
在多路电镜成像中，本次论文认为 DNA 纳米标签可能会对蛋白颗粒的信号造成干扰。为此，本次论文讨论了去除这种信号干扰的可能方法，包括在设计上拉远 DNA 和蛋白之间的聚集，以及使用算法削弱 DNA 结构的信号等。
在原位成像方面，DNA 纳米结构如何进入细胞，并在细胞中迁移并最终到达目标位点是一项重大的挑战。因此，本次论文着重论述了目前可能的实现方法，包括利用细胞跨膜运输通道、直接跨膜递送、原位表达 RNA 纳米结构等可能的实现手段。
DNA 纳米标签在活细胞中的原位蛋白质的标记的实现，目前急需解决的是高效递送和胞内迁移的问题。杨雨荷表示：“在推进这一概念实现的过程中，我认为我们应该采用“先通后优”的策略。先通过对现有的技术和成果的整合，在初期阶段保证基本功能的实现。在验证核心功能和路径有效后，再进行优化效率、提高普适性的探索”
她继续说道：“因为尽管我们已经做了尽量全面的设想和分析，有合理的论据作为支撑，但实践的过程中往往还会遇到新的问题。目前来说，针对 DNA 纳米标签原位标记蛋白质用于结构解析这一目的，我们已经在开展试验进行探索。”
基于细胞冷冻断层成像技术的标准化流程，通过聚焦离子束技术，他们从细胞中减薄得到一个 100nm-200nm 厚的“小薄片”，但是不能精准定位到细胞中感兴趣的区域，这也使得下一步在减薄得到的“小薄片”中定位纳米尺度的蛋白质结构提高了难度。
基于此，课题组认为首先应选择在细胞中丰度较高的蛋白质作为目标模版，进行 DNA 纳米标签方法的探索。
另一方面，细胞内的内质网的膜结构在电子显微镜下具有较好的衬度，具有“电镜低倍下可分辨性”。
综上，如果以内质网上丰度较高的蛋白质作为 DNA 纳米标签的标记目标，可以通过 DNA 纳米结构与内质网的“共定位”判断 DNA 纳米标签的功能性，同时证明胞内迁移这一问题是可以克服的。
由此，再进一步聚焦于探究 DNA 纳米标签挑选蛋白质的重构策略，最终实现活细胞内原位蛋白结构的解析。
在 DNA 标签的功能已经得到验证之后，最后还需要从成本、简便性和普适性的角度进一步优化，为制备细胞原位蛋白结构解析颗粒挑选的“通用型”试剂盒提供基础。
归根结底，DNA 纳米标签技术是探索细胞内蛋白质在原位状态下结构的工具。课题组探索的最终目的是通过 DNA 纳米标签的辅助，利用冷冻断层成像技术对蛋白质的结构进行解析，进一步认识和理解蛋白质发挥功能的机制，研究其构效关系，为人类改造自然和人工制造提供思路指导和借鉴。
总之，其所使用的工具是时有更迭的，是基于现有的成果和技术开发的一种探究手段，但对生命体机制的探索是永恒的话题。
下一步，他们计划先设计不同形状的 DNA 纳米结构，分别标记同一种病毒的不同抗原亚型，与抗体结合后使用电镜观察。验证这种策略能否有效识别蛋白颗粒种类，并希望能够重构得到正确的抗原抗体结合信息。
参考资料：
1.doi/10.1021/jacsau.4c00986
运营/排版：何晨龙
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