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在海洋生物实验室发明的显微镜照亮染色体'暗物质'

2019-05-28 09:15:54 • 来源：

利用海洋生物实验室(MBL)发明的显微镜，生物学家，仪器开发人员和计算科学家的协作团队首次测量了一种相对不可思议，高浓缩形式的染色体物质的密度，该物质出现在细胞中。人类和其他真核生物。MBL科学家Michael Shribak(显微镜的发明者)和Tomomi Tani以及日本国立遗传学研究所的Kazuhiro Maeshima最近报道了他们在细胞分子生物学方面的发现。

在海洋生物实验室发明的显微镜照亮染色体

科学家测量了异染色质的密度，异染色质是一种紧密堆积的染色质形式，在细胞核中呈现为黑色，分散的区域。直到最近，这种染色体“暗物质”被认为含有非编码DNA或沉默基因;然而，新的研究表明，异染色质DNA实际上并非完全无活性。为了研究这种可能性，需要在活细胞中描述异染色质的物理性质，这是使用传统显微镜的重大挑战。该团队能够使用一种新型显微镜，与方向无关的微分干涉对比(OI-DIC)测量其自然状态下异染色质的密度，Shribak在2000年代中期首次与MBL杰出科学家ShinyaInoué合作开发并继续改善。

Shribak说，这项研究是“OI-DIC的第一个重要应用”，这项技术“非常适合研究未染色，活细胞和孤立细胞器的结构和运动，因为它们可以长时间跟踪非侵入“。

“这项研究证明了生物学家，显微镜开发人员和数据科学家之间成功和富有成效的互动，这是MBL科学的核心特征，也是MBL的一个主要增长领域，”海军陆战队主任David Mark Welch说。生物实验室研究部。

自20世纪70年代以来，生物学家广泛使用传统的DIC显微镜，使用光束剪切干涉产生活的，未修饰的细胞和组织的基于对比度的图像。20世纪80年代初，在MBL，达因茅斯学院的ShinyaInoué和Robert以及Nina Allen独立发明了视频增强型DIC，大大改进了技术及其分辨率。然而，DIC仍然存在这样的缺点：科学家不得不多次旋转生物样本以获得完整的图像，因为沿着剪切平面的细胞结构是不可见的。2002年，Shribak提出了与方向无关的DIC(美国专利7233434和7564618)，它解决了这个问题。OI-DIC显微镜快速拍摄不同光束剪切方向的图像，然后处理最终图像。

去年夏天，芝加哥大学的学生Thomas Rhines与Shribak一起学习Jeff Metcalf Undergradate Scholar，他开发了一种测量光学显微镜分辨率的方法，尤其关注OI-DIC。“这种显微镜提供了最佳的分辨率和[DIC显微镜的对比度]，”Shribak说(最高分辨率下约250 nm)。Rhines和Shribak将继续合作开发最佳的分辨率数据分析算法。Shribak还与芝加哥大学的MBL研究员PatrickLaRivière合作开发了一个独立于3D方向的DIC系统。

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