[科普中國(guó)]-新成像技術(shù)用“基因剪刀”酶搜尋遺傳變異

據(jù)美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)官網(wǎng)報(bào)道，該校科學(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(guò)程中，DNA會(huì)進(jìn)行復(fù)制以生成新的細(xì)胞。但在此過(guò)程中，一些DNA片段會(huì)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(duì)組成，現(xiàn)有DNA測(cè)序技術(shù)只能對(duì)小片段DNA內(nèi)的堿基對(duì)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(wú)數(shù)個(gè)小片段，會(huì)導(dǎo)致成本過(guò)高。另一方面，用來(lái)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(duì)物理成像技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，彌補(bǔ)了DNA測(cè)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(duì)包含數(shù)百萬(wàn)堿基對(duì)的長(zhǎng)片段DNA進(jìn)行精準(zhǔn)分析；另一方面，他們利用CRISPR能對(duì)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(duì)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(duì)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(wàn)堿基對(duì)DNA的算法軟件，一旦完成，鞋盒大小的基因變異成像儀將會(huì)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(guò)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(yǔ)。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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