DNA顯微鏡，分子成像新方法

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來源：生物探索

2019-09-17

近日，瑞典卡羅林斯卡學(xué)院的研究人員與芬蘭阿爾托大學(xué)的同事們開發(fā)了一種新方法，實(shí)現(xiàn)了在細(xì)胞或組織樣本中創(chuàng)建分子圖像。這種方法是基于DNA片段的使用，因此被稱為DNA顯微鏡。相關(guān)研究發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

該項(xiàng)新方法主要分為兩個(gè)階段：第一階段,研究人員將細(xì)胞或組織樣本與短鏈序列的單鏈DNA混合，選擇附著于將要研究的特定分子。如果它涉及將要研究的特定蛋白質(zhì)，則使用與該特定蛋白質(zhì)結(jié)合的小DNA片段。第二階段，酶被送入短DNA序列以連接并形成DNA分子。

隨后，研究人員對(duì)這些新形成的DNA分子進(jìn)行DNA測(cè)序分析，可以準(zhǔn)確地看到哪些DNA片段彼此相鄰。根據(jù)這些信息，就能做出一個(gè)類似“拼圖”的設(shè)計(jì)——顯示所有的DNA序列相互如何連接。

由于DNA序列與所表示的分子相連，因此可以了解它們的數(shù)量有多豐富以及它們?cè)诩?xì)胞中的位置。研究人員現(xiàn)在發(fā)布的是一個(gè)數(shù)學(xué)模型，可以計(jì)算出這些信息，并根據(jù)這些信息創(chuàng)建圖像。

“你可以把它比作婚禮上的餐桌游戲，每個(gè)客人都會(huì)被安排到合適的席位，例如親戚桌、朋友桌……如果你符合這一席位的所有特征，那你就有了恰當(dāng)餐桌的位置。在我們的實(shí)驗(yàn)中， DNA片段代表了餐桌，片段附著的分子便是嘉賓。“卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生物化學(xué)和生物物理系教授BjörnHögberg說。

DNA顯微鏡方法的優(yōu)勢(shì)在于，它可以在更大的材料中搜索特定的分子，例如全細(xì)胞集合或組織樣本。用傳統(tǒng)的顯微鏡，一次只能觀察一個(gè)區(qū)域，非常耗時(shí)。但是用DNA顯微鏡檢查就解決了這些困擾，它可以篩選某些分子并檢查它們的頻率。

另外，這種方法還能看出直接環(huán)境在細(xì)胞生命中扮演的角色，即微環(huán)境如何影響可能的疾病發(fā)展——在談到DNA顯微鏡時(shí)，僅提到幾個(gè)可能有用的領(lǐng)域中的兩個(gè)。

“這是一個(gè)可以用來更好地理解生物學(xué)如何工作以及細(xì)胞如何協(xié)同工作的工具。這些知識(shí)可以讓我們更好地了解不同疾病的發(fā)展方式。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這個(gè)工具也為更安全的診斷提供了機(jī)會(huì)，“卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生物化學(xué)和生物物理系BjörnHögberg研究小組的研究員兼研究協(xié)調(diào)員Ian Hoffecker說。

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