深圳子科生物報道：來自NIBS北京生命科學研究所，清華大學生科院的研究人員發表了題為“A hybridization-chain-reaction-based method for amplifying immunosignals”的文章，建立了一種基于雜交鏈式反應（hybridization chain reaction, HCR）的新型免疫信號放大方法。

這一研究成果公布在2月26日的Nature Methods雜志上，文章的通訊作者為羅敏敏教授，*作者為林睿。

免疫化學分析，即利用抗體和抗原間的特異性結合對樣品中特定生物分子進行檢測和定量，是生物學研究中zui為常用的技術之一。由于樣品中目標分子的含量一般較低，為了提高檢測靈敏度，免疫化學分析中通常會加入信號放大反應。傳統信號放大方法主要基于酶促反應。隨著近幾年來顯微成像技術和樣品制備技術的迅速發展，傳統信號放大方法的缺點逐漸顯露出來。這些缺點主要包括：降低成像分辨率、難于同時檢測多個目標分子、不適用于大體積組織樣品等。      

針對這些問題，羅敏敏實驗室開發了一種依賴于單鏈DNA分子自組裝的新型信號放大方法——immunosignal HCR (isHCR)。isHCR基于HCR反應（Choi, H.M.T et al. ACS Nano (2014)）。在HCR反應中，單鏈DNA分子（HCR initiator）觸發一對帶有熒光分子標記的單鏈DNA分子（HCR amplifier）的自組裝，形成帶有許多熒光分子的雙鏈DNA長鏈。研究人員將HCR initiator偶聯到抗體蛋白上，并利用該抗體特異性地結合樣品中的目標分子，形成目標分子-抗體-HCR initiator復合體。之后，再向體系中加入熒光標記的HCR amplifier。目標分子通過HCR initiator觸發HCR amplifier的自組裝，從而被反應形成的熒光DNA長鏈所標記。研究人員在不同類型的生物樣品和實驗中驗證了isHCR，證明相比于傳統免疫組化方法，isHCR均顯著提高了熒光信號。

isHCR原理示意圖

研究人員對isHCR進行了優化：利用氧化石墨烯（graphene oxide, GO）結合并淬滅游離的HCR amplifier，降低了isHCR的背景噪音并提高信噪比。同時，研究人員在isHCR的基礎上開發了多輪信號放大方法isHCRn，進一步提高了信號強度。研究人員成功利用isHCR檢測了多種蛋白在小鼠腦組織中的分布，以及細菌分泌的干擾素在宿主細胞內的分布。

利用isHCR在小鼠腦組織切片中檢測Vglut3蛋白的表達情況

運用DNA分子進行信號放大反應的一大優勢是能夠利用DNA序列的多樣性對多種目標分子同時進行信號放大。研究人員將兩種序列不同的HCR initiator分別偶聯到兩種不同的抗體上，并利用兩對序列不同且互不干擾的HCR amplifier，成功實現對兩種目標分子的同時檢測和信號放大。進一步，研究人員將isHCR和基因編碼的蛋白標簽相結合，實現了不依賴于抗體的多目標蛋白同時檢測。

近些年來，組織樣品制備技術發展迅速，特別是用于膨脹組織樣品的Expansion microscopy（ExM）和針對大體積組織樣品的透明化技術。利用對HCR initiator的化學修飾，研究人員將isHCR引入ExM樣品制備過程中并實現了信號放大。研究人員還通過一步簡單的甲醛固定，使得isHCR放大所得信號在組織透明過程中得以保留，成功利用isHCR對成年小鼠肺部進行全組織染色，以及在厚腦組織切片中實現了不依賴于抗體的細胞特異性標記。

isHCR可實現不依賴抗體的多種蛋白同時檢測，并適用于ExM和uDISCO樣品制備技術

相比于傳統信號放大方法，isHCR具有放大倍數高、模塊化設計和可同時放大多個目標等優勢。考慮到DNA分子可進行多種化學修飾，未來有更多潛在的化學反應可被整合入isHCR方法中。同時，isHCR還可與多種新型成像技術相結合，以實現對生物分子的高通量原位檢測。

原文標題：

A hybridization-chain-reaction-based method for amplifying immunosignals