6月王牌聚焦：技术的进步破解多项生命科学之谜

　　二代测序技术解开了不少未解之谜，也令一些研究领域重焕生机，这就是技术的力量，同样在过去几年间，一些技术的进步也帮助科学家们回答了以前未曾解答的问题，本月就有不少此类成果。

　　要通过X射线衍射确定蛋白的原子结构时，首先得有大的、结构良好的蛋白质晶体。这说来容易做来难。许多蛋白质，尤其是膜蛋白，无法形成大的晶体，往往形成纳米或微米大小的晶体。来自亚利桑那州立大学的研究人员利用一种称为X射线自由电子激光（X-ray free electron laser，XFEL）的设备，通过发光元件分析了一种有潜力的药物靶标。

　　最新这项研究利用阿岗国家实验室（Argonne National Laboratory）先进光子源（Advanced Photon Source），SLAC国家加速器实验室的设备，发现了血管紧张素（angiotensin）II受体AT2R的新结构细节，这一结构已经困扰了科学家们20年。AT2R是两种血管紧张素II受体之一，另外一种受体：AT1R已成功用作高血压药物的靶标。这些最新研究揭示的信息为药物开发提供一个新的途径：紧贴在AT2R三维形状口袋处的化合物能用于对抗疼痛和炎症，或者组织再生。

　　DNA复制是所以分子生物学家都熟悉的过程，然而本月一组科学家利用先进的成像技术，第一次在单个DNA分子尺度观察到了它们的复制，结果令人吃惊的发现，DNA复制富有随机性。

　　为了研究聚合酶工作情况，研究人员使用环状DNA，通过一条“尾巴”与载玻片连接。当复制机器绕着DNA圈旋转时，尾巴就会变长。研究人员用作为燃料的三磷酸腺苷（ATP）控制DNA复制开和关。用与DNA双链结合的荧光染料点亮不断生长着的DNA螺旋。整个装置位于流式小室，DNA链伸展着看起来像漂浮在微风中的横幅。

　　还有华人科学家谢晓亮教授在其具有革新性技术：单细胞基因组扩增高通量测序技术（MALBAC）基础上进行了改进，对来自同一病人的循环肿瘤细胞和单个原发灶癌细胞的拷贝数变异进行分析。揭示了在肿瘤转移过程中基因拷贝数变异的演化过程。作者团队进一步对来自结直肠癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌多个癌种的病人外周血循环肿瘤细胞进行分析，研究了不同癌种的循环肿瘤细胞基因组特征与差异，具有重要的科学意义和临床应用价值。

　　此外，德国歌德大学的研究人员结合了两种非常先进的荧光显微镜技术，制造了一种超高分辨率的光片显微镜，让人可以在显微镜下看到鱼胚胎中每个细胞是如何分化为小鱼的各个组织。

　　当生物领域的研究人员越来越觉得小范围的成像并不能完全反映组织的生物学状态，而采用传统的连续切片法又很容易导致样品扭曲变形时，便迫切地期盼一款能够实现大样品块、快速扫描、深度成像、高分辨率3D动态图像输出的荧光显微镜。

　　最新研发的这款基于光片荧光显微镜（light-sheet-based fluorescence microscopy，LSFM）的csiLSFM（structured illumination microscopy and FSFM）显微镜是一台高精度显微仪器。它能够荧光定位细胞表面的空间分辨率小于100nm，甚至可以用于活鱼卵的观测。

　　csiLSFM本质是一种3D荧光显微术：首先将细胞分子的某块碎片打上荧光标记物标签，当荧光标签被光束照亮后，摄像仪器便开始采集荧光信号，并在屏幕上投射荧光标签的三维分布。

　　新的技术带来新契机，掌握这些技术也是令有眼光的科学家们立于不败之地的法宝。