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      研究人員開發(fā)出新的技術(shù)來對細胞群和遺傳內(nèi)容進行成像
      
			
      
				2019-07-02 08:41:05
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      研究人員提出了一種新的方法來對細胞群及其遺傳內(nèi)容進行成像。他們的研究發(fā)表在6月20日的“ 細胞 ”雜志上，描述了一種稱為DNA顯微鏡的技術(shù)如何幫助闡明細胞和組織內(nèi)遺傳物質(zhì)的空間組織，而無需專門的昂貴光學設備。僅使用樣品本身加上用移液器提供的試劑，DNA顯微鏡提示樣品提供有關其自身的空間信息，作為化學反應的一部分 - 其產(chǎn)物可通過DNA測序讀出。
      

      研究人員開發(fā)出新的技術(shù)來對細胞群和遺傳內(nèi)容進行成像
      

      研究人員開發(fā)出新的技術(shù)來對細胞群和遺傳內(nèi)容進行成像
      

      該圖顯示了DNA顯微鏡提供的數(shù)據(jù)的可視化，其具有與光學成像相當?shù)姆直媛?。圖片來源：Weinstein等。
      

      如果可以將光學顯微鏡與從軌道衛(wèi)星拍攝城市的照片進行比較，那么DNA顯微鏡就像是在街道上游覽這個城市，共同作者，哈佛大學和麻省理工學院博士后研究員Joshua Weinstein說。
      

      Weinstein，計算和系統(tǒng)生物學家Aviv Regev以及神經(jīng)科學家和分子生物學家Feng Zhang(@zhangf)使用DNA顯微鏡對人類癌細胞系進行成像。他們的目標是準確成像癌癥突變，免疫受體，免疫球蛋白基因等中發(fā)現(xiàn)的高度可變基因序列的長片段。
      

      了解細胞如何相互作用對于推進生物研究和臨床治療至關重要。盡管在分析細胞的分子成分方面取得了進展，但空間映射這些成分仍然是機器密集型的，依賴于光學顯微鏡或切片和解剖。
      

      要了解DNA顯微鏡的工作原理，想象一下根據(jù)無線電塔之間的無線電信號構(gòu)建美國城市地圖。即使每個城市的無線電塔只捕捉其最近的鄰居，算法也可以將這些不完整的，不精確的數(shù)據(jù)編譯成精確的地圖。
      

      在DNA顯微鏡中，化學反應標記了稱為獨特分子標識符(UMI)的短DNA片段。UMI是無線電塔，無線電信號是繼擴散物理學之后的UMI副本云。
      

      由于UMI，正在研究的樣品現(xiàn)在點綴著化學離散點。跟蹤UMI復制云之間的碰撞 - 將每次碰撞寫入DNA序列產(chǎn)品作為化學反應 - 允許研究人員縮小原始UMI位置的不確定性。得到的圖像是物理空間中分子位置的二維或三維遺傳詳細圖。
      

      該圖表示由標記分子可以合理地傳遞的分子數(shù)量決定的數(shù)十萬個維度。
      

      樣本中的化學反應將信息編碼到DNA中，算法可以從中解碼分子的相對位置，而無需事先了解細胞身份或遺傳變異的性質(zhì)，
      

      DNA顯微鏡的弱點在于解決空白空間，例如在盤子上??鋪設的兩個細胞之間的大間隙。如果可以解決這個問題，研究人員希望能夠更全面地探索生物世界中微小的空間結(jié)構(gòu)，揭示可能被基于光學和電子的成像極限隱藏的信息層。
      

      “我們相信這項技術(shù)最激動人心的應用是在生物學領域，其中突變，RNA編輯和其他形式的核苷酸水平變異在生物體內(nèi)攜手產(chǎn)生生理結(jié)果或?qū)е录膊。?rdquo;Weinstein說。例子包括了解免疫系統(tǒng)如何發(fā)展，神經(jīng)系統(tǒng)如何連接，以及腫瘤中如何存在基因突變并影響它們與其他細胞(包括免疫細胞)的相互作用。
      
			

			
        
      
			
      
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