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活細(xì)胞上多重膜蛋白的原位成像，可用于揭示其豐度和空間分布，對(duì)于準(zhǔn)確描述細(xì)胞類型、狀態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)程至關(guān)重要。目前常見的膜蛋白多重成像工具，或受限于較低的成像通量、或由于物理化學(xué)處理手段而與活細(xì)胞樣本難以兼容。目前，基于DNA的編碼技術(shù)和擴(kuò)增反應(yīng)，如滾環(huán)擴(kuò)增（RCA）、雜交鏈反應(yīng)（HCR）和引物交換反應(yīng)（PER），為高信號(hào)強(qiáng)度、高通量的活細(xì)胞膜蛋白成像提供了強(qiáng)有力的工具。然而，這些方法大小不一的擴(kuò)增子產(chǎn)物，在檢測(cè)過(guò)程中可能改變多重靶標(biāo)的原始相對(duì)比例，不利于靶標(biāo)定量的精確性。因此，針對(duì)活細(xì)胞表面不同豐度的多重靶標(biāo)，如何進(jìn)行可精準(zhǔn)控制的信號(hào)放大和定量分析，仍然面臨一定的挑戰(zhàn)。

近日，中國(guó)科學(xué)院杭州醫(yī)學(xué)研究所/上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究院的韓達(dá)研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種精準(zhǔn)可控的DNA編碼的擴(kuò)增反應(yīng)，模板聚合反應(yīng)（TAR），可一步組裝能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定義信號(hào)放大能力的梳狀DNA納米結(jié)構(gòu)（CDN），并通過(guò)TAR正交序列和光觸發(fā)的迭代標(biāo)記技術(shù)，在2小時(shí)內(nèi)對(duì)活細(xì)胞表面6-10種膜蛋白進(jìn)行多重成像，且不改變多靶標(biāo)的原始相對(duì)豐度比。與傳統(tǒng)的引物交換反應(yīng)（PER）不同，Hairpin模板在TAR反應(yīng)中類似于“燃料”，可與延伸引物穩(wěn)定結(jié)合并組裝形成穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)。成功觸發(fā)TAR而非PER的關(guān)鍵，在于控制State 0、State 1和State 2之間的平衡。而調(diào)整TAR體系中Hairpin與Primer的初始濃度比例，可實(shí)現(xiàn)CDN中集成的Hairpin模板數(shù)量的精確控制。

通過(guò)聯(lián)合使用親和配體-核酸適體，TAR可實(shí)現(xiàn)對(duì)活細(xì)胞膜蛋白的信號(hào)放大，尤其是低豐度膜蛋白。此外，TAR可在不干擾多靶標(biāo)原始相對(duì)比例的前提下，對(duì)活細(xì)胞表面膜蛋白信號(hào)進(jìn)行高保真、定量的多重成像，且與抗體和核酸適體同時(shí)具備兼容性。通過(guò)與親和配體（Aptamer和抗體）相結(jié)合，并將光可切割連接子（PC-Linker）引入TAR多重成像檢測(cè)體系，經(jīng)兩輪光譜多重檢測(cè)，TAR在A-431活細(xì)胞表面實(shí)現(xiàn)了更高層級(jí)的六種膜蛋白的高保真成像。

該工作提出了一種新穎且高度精準(zhǔn)可控的DNA擴(kuò)增反應(yīng)，通過(guò)調(diào)整體系中模板引物濃度比，可預(yù)定義TAR探針的信號(hào)放大能力，這對(duì)于其他基于DNA的信號(hào)放大策略（如RCA、PER和HCR）難以實(shí)現(xiàn)。因此，TAR有利于準(zhǔn)確和量化地成像同一檢測(cè)體系下不同豐度的待檢測(cè)靶標(biāo)。同時(shí)，由于其序列設(shè)計(jì)和操作程序的簡(jiǎn)單性，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜活細(xì)胞的多重性成像。