光學(xué)技術(shù)之光切成像等技術(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域的研究

　　在過(guò)去十年中對(duì)生物學(xué)研究影響最深的十大技術(shù)盤(pán)點(diǎn)。二代測(cè)序、CRISPR、單分子技術(shù)、光切成像、細(xì)胞重編程、光遺傳學(xué)、超高分辨率顯微鏡等紛紛上榜。其中多種光學(xué)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(xué)顯微鏡等等。

　　光切成像Light-sheetimaging

　　光切成像這個(gè)老技術(shù)迎來(lái)了自己的第二春，這是因?yàn)槌上裨O(shè)備（包括顯微鏡和相機(jī)）、熒光探針和圖像分析技術(shù)得到了很大的改進(jìn)。光切成像技術(shù)利用很薄的一層光來(lái)照射樣品，而不是通過(guò)點(diǎn)光源或全場(chǎng)照明，能夠快速地對(duì)生物樣品進(jìn)行高分辨的三維成像，同時(shí)降低了光毒性。神經(jīng)學(xué)和發(fā)育生物學(xué)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(xué)過(guò)程，例如胚胎發(fā)育和大腦功能。（延伸閱讀：2013生命科學(xué)七大進(jìn)展）

　　基于質(zhì)譜分析的蛋白質(zhì)組學(xué)Massspectrometry–basedproteomics

　　十年前，基于質(zhì)譜分析的蛋白質(zhì)組學(xué)研究還是一個(gè)相對(duì)小眾的領(lǐng)域，傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)家對(duì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析也取得了巨大的進(jìn)步，數(shù)據(jù)可重復(fù)性和全面性的許多問(wèn)題得以解決。這些發(fā)展導(dǎo)致這一領(lǐng)域煥發(fā)了蓬勃的生機(jī)。對(duì)特定細(xì)胞狀態(tài)的蛋白質(zhì)組進(jìn)行深入定量的圖譜分析，過(guò)去需要儀器運(yùn)行好幾天，現(xiàn)在只要幾個(gè)小時(shí)就能完成?，F(xiàn)在，許多研究者通過(guò)質(zhì)譜分析在系統(tǒng)水平上研究蛋白的功能，比如對(duì)蛋白質(zhì)翻譯后修飾和蛋白質(zhì)互作進(jìn)行圖譜分析。

　　結(jié)構(gòu)生物學(xué)Structuralbiology

　　隨著結(jié)構(gòu)測(cè)定流程（從蛋白表達(dá)到結(jié)晶）的不斷優(yōu)化，用X射線(xiàn)晶體學(xué)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?cè)诖嘶A(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(fù)合體，這些蛋白生成的量少而且很難結(jié)晶。這十年來(lái)，X射線(xiàn)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(shí)，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(xiàn)無(wú)電子激光器（X-rayfreeelectronlaser）等新興技術(shù)涌現(xiàn)出來(lái)。這些技術(shù)進(jìn)步將幫助人們解決各種各樣的分子結(jié)構(gòu)。

　　細(xì)胞重編程Cellularreprogramming

　　iPS技術(shù)能夠通過(guò)重編程令細(xì)胞重新獲得多能性。該技術(shù)生成的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）可以進(jìn)行擴(kuò)增，它們理論上可以生成任何類(lèi)型的細(xì)胞，用于研究疾病和篩選藥物?，F(xiàn)在，許多實(shí)驗(yàn)室都能通過(guò)iPS生成具有特定遺傳學(xué)背景的人類(lèi)細(xì)胞，不過(guò)人們?nèi)栽谔剿髡T導(dǎo)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(guò)外源轉(zhuǎn)錄因子，直接將一種終末分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N終末分化細(xì)胞。