據(jù)美國弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)官網(wǎng)報(bào)道,該??茖W(xué)家研發(fā)出一種全新納米成像技術(shù),能更快、更準(zhǔn)地為大片段基因組繪制圖譜。發(fā)表在21日出版的《自然·通訊》雜志上的相關(guān)論文稱,新技術(shù)將高速原子力顯微鏡(AFM)與“基因剪刀”CRISPR化學(xué)條形碼技術(shù)相結(jié)合使用,為致病性基因變異提供了革命性診斷工具。
人體細(xì)胞在分裂過程中,DNA會進(jìn)行復(fù)制以生成新的細(xì)胞。但在此過程中,一些DNA片段會連接到錯(cuò)誤位點(diǎn),發(fā)生遺傳變異,引起癌癥等病變。而人類基因組由數(shù)十億堿基對組成,現(xiàn)有DNA測序技術(shù)只能對小片段DNA內(nèi)的堿基對進(jìn)行精確分析,當(dāng)要從大片段基因組中尋找基因變異時(shí),還需將基因組分解成無數(shù)個(gè)小片段,會導(dǎo)致成本過高。另一方面,用來分析DNA序列的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù),在分辨率上存在局限性。
弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)物理學(xué)家杰森·里德和同事這次研發(fā)出的新方法,對物理成像技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),彌補(bǔ)了DNA測序技術(shù)的短板,從而能更快速、更準(zhǔn)確地分析大片段DNA中的基因變異。一方面,他們使用光學(xué)儀器將傳統(tǒng)原子力顯微鏡處理樣本的速度提高了1000多倍,從而能對包含數(shù)百萬堿基對的長片段DNA進(jìn)行精準(zhǔn)分析;另一方面,他們利用CRISPR能對基因變異位點(diǎn)的基因進(jìn)行精準(zhǔn)修復(fù)的原理,研發(fā)出一種CRISPR化學(xué)條形碼技術(shù),讓CRISPR酶只與變異基因結(jié)合,不對其進(jìn)行剪切。由于CRISPR蛋白比DNA分子更大,高速原子力顯微鏡能捕捉到DNA中的基因變異。
為驗(yàn)證新技術(shù)的有效性,里德團(tuán)隊(duì)對淋巴瘤患者的淋巴結(jié)切片組織進(jìn)行了分析,描繪出其中導(dǎo)致癌變的基因錯(cuò)位。里德表示,他們正在開發(fā)能分析百萬堿基對DNA的算法軟件,一旦完成,鞋盒大小的基因變異成像儀將會出現(xiàn)在病理學(xué)實(shí)驗(yàn)室,幫助診斷和治療遺傳變異性疾病。
總編輯圈點(diǎn)
科技的進(jìn)步與研究工具的進(jìn)步緊密相連。最明顯的莫過于天文學(xué),500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST的建成,就大大拓展了人類望向天空的“視域”;磁共振掃描成像技術(shù)的應(yīng)用,讓大腦內(nèi)部的“宇宙”也能分分鐘纖毫畢現(xiàn)。2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給發(fā)明和應(yīng)用冷凍電鏡技術(shù)的物理學(xué)家,正是應(yīng)了“磨刀不誤砍柴工”的俗語。當(dāng)然,硬件的發(fā)明很難日新月異,但操作路徑的創(chuàng)新設(shè)計(jì),同樣可以大大延伸硬件的極限。(記者聶翠蓉)
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