DNA顯微術是美國研究人員開發出的一種微觀觀測技術。該技術能在轉錄組水平上揭示細胞內部圖景，對生物學和醫學研究有重要意義。
2019年6月，DNA顯微術發表在美國《細胞》雜誌上(Cell)。
基本介紹
- 中文名：DNA顯微術
- 外文名：DNA Microscopy
- 發表日期：2019年6月
- 研究機構：休斯醫學研究所、布羅德研究所
- 發表雜誌：美國《細胞》
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研究歷程
RNA定位技術早已有之，比如螢光原位雜交技術。但原位雜交技術僅有定位而無序列信息，並且作為光學技術會受到衍射極限的影響。基於測序技術構建mRNA分布圖形這一思路早已有之，2019年6月，張鋒實驗室“DNA顯微鏡”發表在美國《細胞》雜誌上，介紹了一種化學加算法成像技術，完全不需要光學技術的參與。
技術原理
DNA顯微鏡技術包含兩次PCR反應、測序以及算法重構過程：第一次PCR為原位逆轉錄PCR，將固定在原位的mRNA逆轉錄為cDNA，同時打上一個隨機標籤UMI以保證該片段的唯一性；第二次PCR為重疊延伸PCR，將作為參照基因的β-actin的序列同目的基因相連，同時在該過程中打入一個隨機標籤UEI以保證連線事件的唯一性。理論上兩條mRNA距離越近產生的連線事件就越多。
後續測序會統計出目的基因與參照基因兩兩互聯的頻率，從而判斷出其相對位置。得到大量的相對位置信息後使用算法重構即可解析出mRNA的原始位置信息。
技術特色
如果將細胞比作裝有不同顏色小球的容器，那么光學顯微鏡、電子顯微鏡等的觀測結果就屬於黑白照片，而“DNA顯微術”能同時獲取細胞內生物分子的基因序列和相對位置兩方面的信息，相當於拍到容器內部的彩色照片。
DNA顯微鏡技術的原理理解起來稍顯複雜，第一時間報導的新聞並未做出深入了解，存在一定誤導信息。該技術除了能同時獲取位置以及序列信息這一特點外，還同光學顯微鏡在功能上有良好互補，能解析背景複雜的樣品。由於沒有使用任何光學技術，其解析度極極限不受衍射極限的影響，但目前由於技術及算法限制，解析力較差，尤其三維重構能力。
技術意義
生物體不同的細胞從基因組中調用不同的指令，生產出相應的生物分子，使細胞能夠執行它的專屬任務。這些生物分子在細胞內的位置分布與它們的基因序列同樣重要，但以前觀測手段都只能反映其中一個方面。“DNA顯微術”能夠繪製的圖像反映出細胞內生物分子的基因序列和相對位置兩方面的情況，對生物學和醫學研究有重要意義。
目前DNA顯微鏡技術解析力較差，但思路極具創新價值，理論上也有著重大的發展前景，有望在5-10年後發展成為有套用價值的常規實驗技術。
