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      新的DNA顯微鏡技術(shù)提供了對(duì)細(xì)胞基因組信息的新見解
      
			
      
				2019-06-23 14:16:44
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      科學(xué)家現(xiàn)在能夠利用新發(fā)明的稱為DNA顯微鏡的成像技術(shù)將細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞視為基因組水平。使用DNA“條形碼”，DNA顯微鏡可以讓科學(xué)家在不使用任何光學(xué)元件的情況下定位分子在樣品中的位置，這意味著可以大量收集基因組信息。
      

      新的DNA顯微鏡技術(shù)提供了對(duì)細(xì)胞基因組信息的新見解
      

      霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所(HHMI)研究員Aviv Regev，分子生物學(xué)家馮章，2018年被選為HHMI研究員，生物物理學(xué)家Joshua Weinstein于2019年6月20日在Cell發(fā)表報(bào)告。
      

      “盡管細(xì)胞和組織的成像一直是生物學(xué)的基石，因?yàn)榧?xì)胞是在幾個(gè)世紀(jì)前的光學(xué)顯微鏡下發(fā)現(xiàn)的，但迄今為止，先進(jìn)的顯微鏡研究并未將生長能力用于精確測量基因組序列。”
      

      但現(xiàn)在，溫斯坦說他們的新成像技術(shù)提供了“我們無法看到的另一層生物學(xué)”。
      

      該過程采用光學(xué)顯微鏡(可以看到甚至人口稀少的樣品中的分子)和DNA顯微鏡(在分子密集的樣品中表現(xiàn)優(yōu)異)，而Weinstein認(rèn)為這兩個(gè)過程相互補(bǔ)充。
      

      Weinstein和研究團(tuán)隊(duì)希望結(jié)合光學(xué)中心顯微鏡，提供對(duì)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和作用的復(fù)雜洞察力，以及基于解剖的顯微鏡，這使得科學(xué)家可以通過將解剖后的樣本拼接成一個(gè)完整的圖片來獲取遺傳信息。
      

      結(jié)合這兩種顯微鏡技術(shù)，科學(xué)家可以利用遺傳多樣化的細(xì)胞群分析樣品。溫斯坦將免疫系統(tǒng)作為一個(gè)完美的例子，解釋說免疫細(xì)胞基因可以變化為單個(gè)DNA字母。這些微妙的變化可以觸發(fā)細(xì)胞中基本上不同的抗體的產(chǎn)生。另外，在組織中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的情況下也可以改變抗體的產(chǎn)生。
      

      “通過直接從正在研究的分子中捕獲信息，DNA顯微鏡開辟了一種將基因型與表型聯(lián)系起來的新方法，”張說，Weinstein補(bǔ)充說，只使用一種類型的顯微鏡，“你只是得到了圖片的一部分“。
      

      首先，在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)和收集細(xì)胞并固定在反應(yīng)室中。然后，添加一系列附著在RNA分子上的DNA條形碼，為每個(gè)條形碼提供獨(dú)特的標(biāo)簽。接下來，使用化學(xué)反應(yīng)來制備每個(gè)標(biāo)記分子的更多拷貝。
      

      “將每一個(gè)分子描繪成一個(gè)向外廣播自己信號(hào)的無線電塔，”溫斯坦解釋道。
      

      隨著時(shí)間的推移，標(biāo)記的分子相互碰撞，它們結(jié)合在一起形成DNA對(duì)。
      

      然后使用DNA測序來拼出樣品中每個(gè)分子的字母，這可能需要長達(dá)30個(gè)小時(shí)。然后，算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，根據(jù)該論文，該數(shù)據(jù)代表來自每個(gè)原始細(xì)胞的大約5000萬個(gè)DNA字母的遺傳序列。
      

      然后，所有這些數(shù)據(jù)都被轉(zhuǎn)換成圖像，使科學(xué)家能夠“在光學(xué)顯微鏡下精確重建你所看到的東西”，Weinstein補(bǔ)充道。
      

      “這是一種全新的顯微鏡類別，”Regev說。“這不僅僅是一種新技術(shù)，而是一種我們以前從未考慮過的事情。”
      

      Regev希望這種新的顯微鏡技術(shù)“激發(fā)人們的想象力 - 人們將受到我們從未想過的偉大創(chuàng)意的啟發(fā)。”
      
			

			
        
      
			
      
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