資料介紹
在過去十年中對生物學研究影響最深的十大技術(shù)盤點。二代測序、CRISPR、單分子技術(shù)、光切成像、細胞重編程、光遺傳學、超高分辨率顯微鏡等紛紛上榜。其中多種光學方法和儀器用在這些技術(shù)之上,比如:熒光顯微鏡、熒光探針和圖像分析技術(shù)、核磁共振光譜、雙光子激發(fā)、光學顯微鏡等等。
光切成像Light-sheetimaging
光切成像這個老技術(shù)迎來了自己的第二春,這是因為成像設(shè)備(包括顯微鏡和相機)、熒光探針和圖像分析技術(shù)得到了很大的改進。光切成像技術(shù)利用很薄的一層光來照射樣品,而不是通過點光源或全場照明,能夠快速地對生物樣品進行高分辨的三維成像,同時降低了光毒性。神經(jīng)學和發(fā)育生物學的研究者們,正在許多生物中用光切成像研究基本的生物學過程,例如胚胎發(fā)育和大腦功能。(延伸閱讀:2013生命科學七大進展)
基于質(zhì)譜分析的蛋白質(zhì)組學Massspectrometry–basedproteomics
十年前,基于質(zhì)譜分析的蛋白質(zhì)組學研究還是一個相對小眾的領(lǐng)域,傳統(tǒng)細胞生物學家對它并不熟悉。然而,質(zhì)譜分析儀的速度和性能在這十年迅速提升,樣品制備、實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析也取得了巨大的進步,數(shù)據(jù)可重復性和全面性的許多問題得以解決。這些發(fā)展導致這一領(lǐng)域煥發(fā)了蓬勃的生機。對特定細胞狀態(tài)的蛋白質(zhì)組進行深入定量的圖譜分析,過去需要儀器運行好幾天,現(xiàn)在只要幾個小時就能完成。現(xiàn)在,許多研究者通過質(zhì)譜分析在系統(tǒng)水平上研究蛋白的功能,比如對蛋白質(zhì)翻譯后修飾和蛋白質(zhì)互作進行圖譜分析。
結(jié)構(gòu)生物學Structuralbiology
隨著結(jié)構(gòu)測定流程(從蛋白表達到結(jié)晶)的不斷優(yōu)化,用X射線晶體學技術(shù)分析可溶性小蛋白的原子結(jié)構(gòu)基本已經(jīng)成為了常規(guī)。研究者們在此基礎(chǔ)上解析了許多頗具挑戰(zhàn)的蛋白結(jié)構(gòu),比如膜蛋白和大蛋白復合體,這些蛋白生成的量少而且很難結(jié)晶。這十年來,X射線晶體衍射的樣本制備、結(jié)晶和數(shù)據(jù)分析得到了大幅改良。與此同時,其他結(jié)構(gòu)分析技術(shù)也在快速發(fā)展,比如核磁共振光譜(nuclearmagneticresonancespectroscopy)和單顆粒冷凍電鏡。更有X射線無電子激光器(X-rayfreeelectronlaser)等新興技術(shù)涌現(xiàn)出來。這些技術(shù)進步將幫助人們解決各種各樣的分子結(jié)構(gòu)。
細胞重編程Cellularreprogramming
iPS技術(shù)能夠通過重編程令細胞重新獲得多能性。該技術(shù)生成的誘導多能干細胞(iPSC)可以進行擴增,它們理論上可以生成任何類型的細胞,用于研究疾病和篩選藥物。現(xiàn)在,許多實驗室都能通過iPS生成具有特定遺傳學背景的人類細胞,不過人們?nèi)栽谔剿髡T導iPSC分化的更好方法。iPS技術(shù)熱潮也使直接重編程重新受到了關(guān)注,直接重編程可通過外源轉(zhuǎn)錄因子,直接將一種終末分化細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N終末分化細胞。
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