DNA microscopy,3年后更新专利新数据190620

DNA microscopy是Broad研究所张锋等发明的一种观察细胞的新技术。

技术原理
先将细胞培养中选定的RNA反转录为cDNA,然后利用独特的核苷酸链(UMI)标记待研究的分子。这些标记会自我扩增,当它们扩增到与另一个cDNA标记接触时,连接处就会产生一个独特的核苷酸标签(UEI)。如果两个cDNA分子一开始十分接近,那么它们的扩增拷贝就会频繁地结合在一起,产生的标签就会比两个相距更远的cDNA分子更多。然后提取并分析细胞中DNA。借助算法推断出DNA分子的原始位置,从而生成图像。

技术价值
借助DNA microscopy,我们可以绘制出与合成DNA标签相互作用的分子群——细胞基因组、RNA和蛋白质。
这是一种全新的生物学可视化方式。从某种意义上说,最初的cDNA分子就像无线电发射塔一样,以DNA分子的形式相互发送信息。研究人员可以检测到一座“信号塔”与附近的另一座“信号塔”的通讯,并使用“信号塔”之间的传输模式来映射它们的位置。
传统的光学显微镜无法区分具有不同DNA的细胞,如具有特定基因突变的肿瘤细胞或免疫细胞。DNA microscopy可以通过识别能够攻击肿瘤的免疫细胞来帮助改善某些癌症的治疗。此外,随着神经系统的发育,细胞通常会产生独特的RNA来合成特殊的蛋白质,这项技术也可以帮助研究人员研究这类细胞。
DNA microscopy直接从被研究的分子中捕获信息,开辟了一种将基因型与表型联系起来的新方法。

技术不足
该技术还不能揭示细胞内部的细节。

商业研发
空间基因组学相关技术在肿瘤学、神经科学和免疫学等疾病领域中将有很广泛的应用前景,而且有可能用于更广范围的生物学研究。目前,许多公司正在开发该领域的产品,包括10x Genomics、NanoString Technologies、Bruker、BioSpyder及Cartana等。

发展历史
2016年,张锋和Joshua Weinstein作为发明人申请DNA microscopy的专利(PCT/US2016/051164)。
2019年6月19日,bioRxiv发布了“DNA microscopy: Optics-free spatio-genetic imaging by a stand-alone chemical reaction”的预览版,6月20日,Cell发布了全文。

参考阅读
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/471219v1
http://www.ebiotrade.com/newsf/2019-6/2019620153439603.htm
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30547-1
测序中国微信公众号6月21日推文
https://www.broadinstitute.org/patents/dna-microscopy
https://www.broadinstitute.org/files/patents/WO2017044893_0.pdf

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