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细胞像一千个冰淇淋一样闪烁在华丽的新“ DNA显微镜”图像中

细胞图
每个发光点代表一个单元格。
图片:©Joshua Weinstein,Broad Institute)

看上去像万花筒般散发着发光的冰淇淋,或者像星云和1980年代的舞会之间形成交叉,实际上甚至更令人惊讶:对活细胞内DNA和RNA确切位置的不受约束的详细视图。

一项新的研究表明,这种方法为活细胞内部的这种前所未有的外观打开了大门,这种方法被称为DNA显微镜技术,在六年的时间内得到了完善。

麻省理工学院广泛研究所的博士后研究员约书亚·温斯坦(Joshua Weinstein)表示:“ DNA显微镜是一种可视化细胞的全新方法,可以从单个标本同时捕获空间和遗传信息。” 在声明中说。 [看看果蝇大脑的这些惊人的超详细图像]

该技术甚至可以使研究人员看到核苷酸的确切顺序,即组成核苷酸的“字母”。 DNA的双螺旋 以及每个细胞内RNA的单链。

新技术非常详细。将细胞群体的光学成像图像(左)与用DNA显微镜观察的同一细胞群体(右)进行比较。比例尺= 100微米。 (图片来源:Weinstein等/ Cell)

温斯坦说:“这将使我们看到遗传上独特的细胞如何相互作用,例如,包括免疫系统,癌症或肠道在内的那些细胞如何相互作用并引起复杂的多细胞生活。”

在过去的几十年中,研究人员开发了多种工具,可帮助他们从组织样本中收集分子数据。但是将这项技术与空间数据结合在一起的努力(以便研究人员知道细胞内遗传物质的位置和排列方式)通常涉及昂贵且专门的设备。

研究人员说,新方法使这一过程更加容易。本质上,该方法使用微小的标签-由 定制的DNA序列 每个大约30个核苷酸长-锁存在细胞中的每个DNA和RNA分子上。然后,复制标签,直到单元中有数百个标签副本为止。研究人员说,当这些拷贝彼此相互作用时,它们结合并形成独特的DNA标签。

这些DNA标签之间的相互作用是关键。一旦研究人员收集了标记的生物分子并对它们进行测序,他们就可以使用计算机算法解码并重建标签在细胞中的原始位置,从而创建样品的彩色编码虚拟图像。查明每个分子的位置类似于 手机 towers triangulate 研究人员说,附近手机的位置。

该样本中的每个点(看起来像一个笑脸)代表一个单独的单元格。颜色表示每个细胞内DNA序列的类型。 (图片来源:Weinstein等/ Cell)

该技术可以帮助研究人员更好地了解各种人类疾病。例如,在这项研究中,研究人员表明,DNA显微镜可以绘制样本中单个人类癌细胞的位置。他们说,这些合成的DNA标签甚至可以帮助科学家绘制肿瘤细胞上抗体,受体和分子的位置图。

温斯坦说:“在光学显微镜上,我们在数学上类似于光子的方式使用了DNA。” “这使我们能够将细胞看到的生物学形象化,而不是像 人类的眼睛 does."

该研究于昨天(6月20日)在线发表在该杂志上 细胞.

最初发表于 世界科学.