活细胞上多重膜蛋白的原位成像，可用于揭示其丰度和空间分布，对于准确描述细胞类型、状态和动态过程至关重要。目前常见的膜蛋白多重成像工具，或受限于较低的成像通量、或由于物理化学处理手段而与活细胞样本难以兼容。目前，基于DNA的编码技术和扩增反应，如滚环扩增（RCA）、杂交链反应（HCR）和引物交换反应（PER），为高信号强度、高通量的活细胞膜蛋白成像提供了强有力的工具。然而，这些方法大小不一的扩增子产物，在检测过程中可能改变多重靶标的原始相对比例，不利于靶标定量的精确性。因此，针对活细胞表面不同丰度的多重靶标，如何进行可精准控制的信号放大和定量分析，仍然面临一定的挑战。

近日，中国科学院杭州医学研究所/上海交通大学医学院分子医学研究院的韩达研究员团队开发了一种精准可控的DNA编码的扩增反应，模板聚合反应（TAR），可一步组装能够实现预定义信号放大能力的梳状DNA纳米结构（CDN），并通过TAR正交序列和光触发的迭代标记技术，在2小时内对活细胞表面6-10种膜蛋白进行多重成像，且不改变多靶标的原始相对丰度比。与传统的引物交换反应（PER）不同，Hairpin模板在TAR反应中类似于“燃料”，可与延伸引物稳定结合并组装形成稳定的纳米结构。成功触发TAR而非PER的关键，在于控制State 0、State 1和State 2之间的平衡。而调整TAR体系中Hairpin与Primer的初始浓度比例，可实现CDN中集成的Hairpin模板数量的精确控制。

通过联合使用亲和配体-核酸适体，TAR可实现对活细胞膜蛋白的信号放大，尤其是低丰度膜蛋白。此外，TAR可在不干扰多靶标原始相对比例的前提下，对活细胞表面膜蛋白信号进行高保真、定量的多重成像，且与抗体和核酸适体同时具备兼容性。通过与亲和配体（Aptamer和抗体）相结合，并将光可切割连接子（PC-Linker）引入TAR多重成像检测体系，经两轮光谱多重检测，TAR在A-431活细胞表面实现了更高层级的六种膜蛋白的高保真成像。

该工作提出了一种新颖且高度精准可控的DNA扩增反应，通过调整体系中模板引物浓度比，可预定义TAR探针的信号放大能力，这对于其他基于DNA的信号放大策略（如RCA、PER和HCR）难以实现。因此，TAR有利于准确和量化地成像同一检测体系下不同丰度的待检测靶标。同时，由于其序列设计和操作程序的简单性，可在短时间内实现对复杂活细胞的多重性成像。