美国霍华德-休斯医学研究所和布罗德研究所共同开发出“DNA显微镜”,这是一种全新的细胞可视化技术,利用化学手段获取细胞内部信息,绘制的图像反映出细胞内生物分子的基因序列和相对位置的情况。
为了研制DNA显微镜,科学家们从培养皿中的一组细胞开始入手。通过在细胞中制造核糖核酸(RNA)分子的DNA版本,研究人员生产了大量可以追踪的DNA分子。随后他们将标签——一小段DNA——附着在这些DNA复制物上。接下来,科学家将这些化学物质混合在一起,它们会产生这些标签的多个副本,及其所连接的DNA分子。
随着这些复制品的增多,它们开始偏离原来的位置。当两个游离的DNA分子相遇时,二者会连接起来,形成一个独特的DNA标签,标志着这次相遇。
这些标签对于捕捉细胞的DNA图像至关重要。如果两个DNA分子一开始就很接近,则它们扩散的拷贝就会频繁地结合在一起,产生的标签就会比两个一开始相距较远的DNA分子要多。
为了计算DNA标签的数量,研究人员将这些细胞磨碎并分析其中的DNA。然后,一个计算机算法可以推断出DNA分子的原始位置,从而生成一幅图像。
从某种意义上说,最初的DNA分子就像无线电发射塔,以DNA分子的形式相互传送信息。研究人员可以探测到一座塔何时与附近的另一座塔通信,并利用两座塔之间的信息传输模式绘制它们的位置。
DNA显微镜可以做一些光学显微镜做不到的事情。例如,光学显微镜往往无法区分细胞之间的DNA差异,通过识别能够攻击肿瘤的免疫细胞,DNA显微镜可以帮助改善某些癌症的治疗方法。
(《中国科学报》6.24 赵熙熙)