革命性3D DNA顯微鏡繪製斑馬魚胚胎基因活動圖譜，變革生物學研究

基因定序提供了關於基因組成和活性的寶貴數據，但缺乏關於基因序列在樣本中精確位置的信息。芝加哥大學的研究人員開發了體積DNA顯微鏡技術，克服了這些限制。該方法依賴於標記DNA或RNA分子，允許相鄰標籤之間的相互作用，從而創建遺傳物質及其相互作用的三維圖像。 在最近發表於《自然生物技術》雜誌上的一篇文章中，研究人員通過創建斑馬魚胚胎（*Danio rerio*）的完整DNA圖譜展示了該技術。這標誌著首次在不使用光學技術的情況下，僅依靠分子相互作用分析，對整個生物體的基因組進行完整的三維成像。與傳統顯微鏡不同，體積DNA顯微鏡通過計算分子之間的相互作用來創建圖像。該過程包括將獨特的分子標識符（UMI），即短DNA標籤，添加到DNA和RNA分子中。這些標籤附著在分子上並被複製，從而產生一種化學反應，生成特定於每個配對相互作用的獨特標識符。通過對這些相互作用進行定序和分析，一種算法可以重建所有分子的原始空間排列，從而創建基因表達的三維圖譜。 該技術的主要優勢之一是它不需要事先了解樣本的格式或基因組。這使得它對於研究獨特的、知之甚少的或動態的生物環境（如腫瘤組織）非常有價值。體積DNA顯微鏡可以繪製腫瘤的微環境圖，顯示腫瘤和免疫細胞之間的關鍵相互作用，從而可能幫助開發精確的免疫療法和個性化疫苗。 芝加哥大學醫學和分子工程助理教授Joshua Weinstein博士，他花了12年多的時間開發DNA顯微鏡，他指出，能夠從樣本內部看到這種自然景觀令人振奮。隨著生物信息學和計算資源的進步，這項技術有望使三維基因圖譜成為醫療和科學實踐的常規部分，在臨床診斷中具有潛在的應用，特別是對於癌症和罕見遺傳綜合徵。