革命性3D DNA显微镜绘制斑马鱼胚胎基因活动图谱，变革生物学研究

基因测序提供了关于基因组成和活性的宝贵数据，但缺乏关于基因序列在样本中精确位置的信息。芝加哥大学的研究人员开发了体积DNA显微镜技术，克服了这些限制。该方法依赖于标记DNA或RNA分子，允许相邻标签之间的相互作用，从而创建遗传物质及其相互作用的三维图像。 在最近发表于《自然生物技术》杂志上的一篇文章中，研究人员通过创建斑马鱼胚胎（*Danio rerio*）的完整DNA图谱展示了该技术。这标志着首次在不使用光学技术的情况下，仅依靠分子相互作用分析，对整个生物体的基因组进行完整的三维成像。与传统显微镜不同，体积DNA显微镜通过计算分子之间的相互作用来创建图像。该过程包括将独特的分子标识符（UMI），即短DNA标签，添加到DNA和RNA分子中。这些标签附着在分子上并被复制，从而产生一种化学反应，生成特定于每个配对相互作用的独特标识符。通过对这些相互作用进行测序和分析，一种算法可以重建所有分子的原始空间排列，从而创建基因表达的三维图谱。 该技术的主要优势之一是它不需要事先了解样本的格式或基因组。这使得它对于研究独特的、知之甚少的或动态的生物环境（如肿瘤组织）非常有价值。体积DNA显微镜可以绘制肿瘤的微环境图，显示肿瘤和免疫细胞之间的关键相互作用，从而可能有助于开发精确的免疫疗法和个性化疫苗。 芝加哥大学医学和分子工程助理教授Joshua Weinstein博士，他花了12年多的时间开发DNA显微镜，他指出，能够从样本内部看到这种自然景观令人振奋。随着生物信息学和计算资源的进步，这项技术有望使三维基因图谱成为医疗和科学实践的常规部分，在临床诊断中具有潜在的应用，特别是对于癌症和罕见遗传综合征。