PNAS新发明:DNA显微镜,分子成像新方法

 

近日,瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员与芬兰阿尔托大学的同事们开发了一种新方法,实现了在细胞或组织样本中创建分子图像。这种方法是基于DNA片段的使用,因此被称为DNA显微镜。相关研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

https://doi.org/10.1073/pnas.1821178116

 

该项新方法主要分为两个阶段:第一阶段,研究人员将细胞或组织样本与短链序列的单链DNA混合,选择附着于将要研究的特定分子。如果它涉及将要研究的特定蛋白质,则使用与该特定蛋白质结合的小DNA片段。第二阶段,酶被送入短DNA序列以连接并形成DNA分子。

 

随后,研究人员对这些新形成的DNA分子进行DNA测序分析,可以准确地看到哪些DNA片段彼此相邻。根据这些信息,就能做出一个类似“拼图”的设计——显示所有的DNA序列相互如何连接。

 

由于DNA序列与所表示的分子相连,因此可以了解它们的数量有多丰富以及它们在细胞中的位置。研究人员现在发布的是一个数学模型,可以计算出这些信息,并根据这些信息创建图像。

Voronoi图像形成 图片来源:参考资料[2]

“你可以把它比作婚礼上的餐桌游戏,每个客人都会被安排到合适的席位,例如亲戚桌、朋友桌……如果你符合这一席位的所有特征,那你就有了恰当餐桌的位置。在我们的实验中, DNA片段代表了餐桌,片段附着的分子便是嘉宾。“卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理系教授BjörnHögberg说。

 

     DNA显微镜方法的优势在于,它可以在更大的材料中搜索特定的分子,例如全细胞集合或组织样本。用传统的显微镜,一次只能观察一个区域,非常耗时。但是用DNA显微镜检查就解决了这些困扰,它可以筛选某些分子并检查它们的频率。

 

     另外,这种方法还能看出直接环境在细胞生命中扮演的角色,即微环境如何影响可能的疾病发展——在谈到DNA显微镜时,仅提到几个可能有用的领域中的两个。

 

“这是一个可以用来更好地理解生物学如何工作以及细胞如何协同工作的工具。这些知识可以让我们更好地了解不同疾病的发展方式。从长远来看,这个工具也为更安全的诊断提供了机会,“卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理系BjörnHögberg研究小组的研究员兼研究协调员Ian Hoffecker说。

 

 

文章转自生物探索      原创:纪艳青