最新的捕获细胞图片的方式横空出世

利用标记的核酸堆叠DNA碱基，采用计算机算法解析碱基堆叠信号，直接观测基因组信息

●创新点

从光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜、光片显微镜到近年来发展火热的用于观察蛋白质三维立体结构的冷冻电镜，显微镜的使用性能逐级在提升，标志着显微技术的日趋成熟。然而，有一件事是上述显微技术无法捕捉到的，即细胞在基因组水平发生了什么。

美国霍华德·休斯医学院、麻省理工学院脑研究所的张锋团队开发了一种全新的显微镜——DNA显微镜。它不依赖光或任何类型的光学器件，通过独特的成像模式，可将物理图像编码为DNA，并以精确的序列信息推断细胞分辨率的原始转录物的物理图像，从而实现在基因组水平上对细胞的观察。相关研究成果于2019年6月20日发表在《细胞》（Cell）杂志上。

●方法和结果

与以往的显微技术不同，该项技术通过cDNA文库中每一个标记的DNA与样本中的RNA互补结合，给予样品中的每一个分子一个标签。接下来，以标记的DNA为模板，通过扩增方式使得每一个标记的DNA周围都聚集着自己的副本，犹如一个向外发射自己信号的无线电发射塔。然后，副本之间会在邻近区域碰撞并互相以对齐为模板进行扩增、延伸自己，进而产生不同长度、多种类型的DNA链。最后，经DNA测序仪读出样品中的DNA碱基，通过计算机算法解析这些碱基信号，并将样本中的DNA序列转化为图像，进而在光学显微镜下观测样本中的基因组信息。

应用前景

DNA显微镜不仅仅是一种新技术，更是对之前显微镜使用方式的一种超越。通过DNA显微镜，人们可以直接构建细胞图像，并积累大量的基因组信息。此外，免疫细胞基因内的每种变异都可以引发细胞产生的抗体类型发生变化，即使当细胞位于组织内时，也可以改变抗体产生。DNA显微镜的出现，可能潜在地识别出最适合靶向特定癌细胞的免疫细胞，有望加速免疫疗法治疗的发展，帮助患者免疫系统对抗癌症。

Source：WEINSTEIN J A, REGEV A, ZHANG F. DNA microscopy: Optics-free spatiogenetic imaging by a stand-alone chemical reaction[J]. Cell, 2019,178(1): 229-241.