6月王牌聚焦：技術的進步破解多項生命科學之謎

　　二代測序技術解開了不少未解之謎，也令一些研究領域重煥生機，這就是技術的力量，同樣在過去幾年間，一些技術的進步也幫助科學家們回答了以前未曾解答的問題，本月就有不少此類成果。

　　要通過X射線衍射確定蛋白的原子結構時，首先得有大的、結構良好的蛋白質晶體。這說來容易做來難。許多蛋白質，尤其是膜蛋白，無法形成大的晶體，往往形成納米或微米大小的晶體。來自亞利桑那州立大學的研究人員利用一種稱為X射線自由電子激光（X-ray free electron laser，XFEL）的設備，通過發光元件分析了一種有潛力的藥物靶標。

　　最新這項研究利用阿崗國家實驗室（Argonne National Laboratory）先進光子源（Advanced Photon Source），SLAC國家加速器實驗室的設備，發現了血管緊張素（angiotensin）II受體AT2R的新結構細節，這一結構已經困擾了科學家們20年。AT2R是兩種血管緊張素II受體之一，另外一種受體：AT1R已成功用作高血壓藥物的靶標。這些最新研究揭示的信息為藥物開發提供一個新的途徑：緊貼在AT2R三維形狀口袋處的化合物能用于對抗疼痛和炎癥，或者組織再生。

　　DNA復制是所以分子生物學家都熟悉的過程，然而本月一組科學家利用先進的成像技術，第一次在單個DNA分子尺度觀察到了它們的復制，結果令人吃驚的發現，DNA復制富有隨機性。

　　為了研究聚合酶工作情況，研究人員使用環狀DNA，通過一條“尾巴”與載玻片連接。當復制機器繞著DNA圈旋轉時，尾巴就會變長。研究人員用作為燃料的三磷酸腺苷（ATP）控制DNA復制開和關。用與DNA雙鏈結合的熒光染料點亮不斷生長著的DNA螺旋。整個裝置位于流式小室，DNA鏈伸展著看起來像漂浮在微風中的橫幅。

　　還有華人科學家謝曉亮教授在其具有革新性技術：單細胞基因組擴增高通量測序技術（MALBAC）基礎上進行了改進，對來自同一病人的循環腫瘤細胞和單個原發灶癌細胞的拷貝數變異進行分析。揭示了在腫瘤轉移過程中基因拷貝數變異的演化過程。作者團隊進一步對來自結直腸癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌多個癌種的病人外周血循環腫瘤細胞進行分析，研究了不同癌種的循環腫瘤細胞基因組特征與差異，具有重要的科學意義和臨床應用價值。

　　此外，德國歌德大學的研究人員結合了兩種非常先進的熒光顯微鏡技術，制造了一種超高分辨率的光片顯微鏡，讓人可以在顯微鏡下看到魚胚胎中每個細胞是如何分化為小魚的各個組織。

　　當生物領域的研究人員越來越覺得小范圍的成像并不能完全反映組織的生物學狀態，而采用傳統的連續切片法又很容易導致樣品扭曲變形時，便迫切地期盼一款能夠實現大樣品塊、快速掃描、深度成像、高分辨率3D動態圖像輸出的熒光顯微鏡。

　　最新研發的這款基于光片熒光顯微鏡（light-sheet-based fluorescence microscopy，LSFM）的csiLSFM（structured illumination microscopy and FSFM）顯微鏡是一臺高精度顯微儀器。它能夠熒光定位細胞表面的空間分辨率小于100nm，甚至可以用于活魚卵的觀測。

　　csiLSFM本質是一種3D熒光顯微術：首先將細胞分子的某塊碎片打上熒光標記物標簽，當熒光標簽被光束照亮后，攝像儀器便開始采集熒光信號，并在屏幕上投射熒光標簽的三維分布。

　　新的技術帶來新契機，掌握這些技術也是令有眼光的科學家們立于不敗之地的法寶。