近来，生命科学范畴最顶尖学术期刊Cell杂志推出了“Best of 2019”特刊，评选了了年度最佳Cell论文，共9篇。
特别值得一提的是，张锋的DNA显微镜论文和中科大薛天教授的让哺乳动物完成裸眼红外光感知和红外图画视觉才能的论文当选。
本文要点介绍张锋的这篇论文。
假如要评选一个人类前史上最巨大的创造，那么显微镜必定能独占鳌头。
在显微镜创造之前，人类关于世界的调查只局限于肉眼。当列文虎克运用他克己的显微镜调查到细胞和微生物后，一个全新的微生物世界在人类眼前翻开。尔后，恩斯特·鲁斯卡于1931年创造电子显微镜，使得人们能够直接在原子水平调查，显微镜将人类视界带到了一个之前从未触及的微观世界，人类开端对自己和自己所在的这样一个世界有了更深化的认知。
显微镜可分为两大类：光学显微镜和电子显微镜，人们早在几百年前运用光学显微镜调查到了细胞，近年来用冷冻电镜调查到了蛋白的三维立体结构，但是，这两类显微镜都无法再基因组水平调查细胞。
2019年6月20日，作为CRISPR基因修改的奠基人之一的张锋教授，在Cell杂志宣布了一篇重磅论文，张锋及其协作者开发了一种全新的显微镜：DNA显微镜。
DNA显微镜，不依赖光或任何类型的光学器材，经过一起的成像形式，可将物理图画编码为DNA，并以精确的序列信息揣度细胞分辩率的原始转录物的物理图画，然后完成在基因组水平上对细胞的调查。
经过DNA显微镜，科学家们能够构建细胞图画并一同堆集很多的基因组信息。为人们供给了另一层之前无法看到的生物学世界。
论文标题：DNA Microscopy: Optics-free Spatio-genetic Imaging by a Stand-Alone Chemical Reaction.
运用DNA显微镜辨认样品中的不同细胞（图中不同的五颜六色的点）
运用DNA显微镜（下图左），能够精确地重建用荧光显微镜捕获的细胞图画（下图右），比例尺=100微米。
显微原理
运用DNA显微镜获取一个完好的细胞图片，能够说分外的简略，只需要一个样本和和一个移液器。
首要，将试验室中培育的细胞固定在反响室中。然后，增加各式各样的DNA条形码。它们衔接上RNA分子，给每个分子一个一起的标签。接下来，该团队运用化学反响来制造每个符号分子的渐渐的变多的副本，一个从每个分子的原始方位扩展出来的不断增加的分子堆。
终究，符号的分子与其他符号的分子磕碰，迫使它们成对衔接在一同。互相接近的分子更简单磕碰，发作更多的DNA对。分隔的分子将发作更少的DNA对。
大约花费30个小时的时刻后，DNA测序仪拼出样品中每个分子的碱基。然后经过该团队创立的算法解码数据，将每个原始样本中约5000万个基因序列的DNA碱基转换为图画。
这样，就能够彻底重建在光学显微镜下看见的东西。
运用远景
张锋以为，每个细胞都是由一起的DNA序列或基因型组成，运用DNA显微镜能够直接从被研讨得分子中捕获信息，DNA显微镜拓荒了一种将基因型和表型联系起来得全新办法。
Aviv Regev以为，DNA显微镜的有着无限的或许性，期望它能够激起人们的幻想力，去开发更大更多咱们从未想过的构思。
论文的榜首作者Weinstein以为，有一天DNA显微镜能够让科学家加快免疫疗法医治的开展，协助患者免疫系统对立癌症，该办法或许潜在地辨认出最适合靶向特定癌细胞的免疫细胞。这种新式显微镜类别，不单单是一种新技能，更是一种咱们曾经从未考虑过的显微方法。
该论文早在2018年11月9日，就已在预印本网站BioRxiv上线，随后正式宣布于Cell杂志。
上线时刻：2018年11月19日
该研讨的通讯作者：张锋、Aviv Regev
出生于1982年的张锋，是麻省理工学院终身教授，CRISPR基因修改创始者之一，上市公司Editas Medicine的创始人，当今最为人所重视的华人生物学家。
张锋的科研生计可谓传奇，2004年-2011年，张锋在斯坦福大学神经科学家Karl Deisseroth教授试验读博和学习，在此期间，Karl Deisseroth教授同张锋等人创始了光遗传学这一全新的研讨范畴。
2011年，张锋参加麻省理工学院，开端自己的独立科研生计，2013年，张锋初次将CRISPR/Cas9基因修改技能成功运用与哺乳动物和人类细胞，从此，张锋跟着CRISPR一同大放异彩。
年仅30岁时的他就参加创始了两项抢手技能范畴（光遗传学和CRISPR）。
这一次，张锋又创始了一类新式显微镜。
要知道，显微镜技能一共取得过6次诺贝尔奖，三次获物理奖，三次获化学奖。分别是：
1953年的物理学奖颁给了相位差显微镜，1982年的化学奖颁给了晶体电子显微技能，1986年的诺贝尔物理学奖颁给了电子显微镜和扫描隧道显微镜，2014年的诺贝尔化学奖颁给了超分辩率荧光显微镜，2017年诺贝尔化学奖颁给了冷冻电子显微镜技能。
论文链接：
https:///cell/fulltext/S0092-8674(19)30547-1#
其他8篇论文介绍
以下介绍参阅自学术经纬
立异显微技能展现胚胎发育的高清进程
霍华德·休斯医学研讨所（HHMI）的科学家们搭建了一台强壮的单层光显微镜，结合先进的算法，让咱们在时刻与空间的维度上，曾经所未有的清晰度看清小鼠胚胎的发育进程，并调查到单个细胞在安排形状发作进程中的动态改动。这项研讨荣登当期《细胞》封面。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.09.031
深度学习精确猜测mRNA的剪接成果
这项研讨描绘了一种深度神经网络，能够精确的经过任何mRNA前体的序列，精确猜测剪接点，然后精准猜测是否会呈现剪接构成的非编码遗传变异。
论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.12.015
让哺乳动物具有感知红外光的超级视力
中国科学技能大学薛天教授与麻省大学医学院韩纲教授协作，规划了可与视网膜光感受器结合的纳米颗粒，将其注入小鼠视网膜。因为这种纳米颗粒能够在吸收红外光后激起小鼠感光细胞的电活动，小鼠不只取得感知红外线的才能，还能够分辩杂乱的红外图画。与此一同，小鼠在可见光下的视觉没有受必定的影响。
这项研讨打破动物视觉感知的物理极限，初次在哺乳动物上完成裸眼红外光感知和红外图画视觉才能。不只能赋予咱们超级视觉，假如改动纳米颗粒的吸收和发射广谱，还有或许协助视觉感知有缺点的患者修正视觉，完成向眼底投递药物等功用。
论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.038
相别离与转录调控
细胞中，基因表达遭到转录因子的操控。转录因子由DNA结合域和激活域组成。麻省理工学院闻名生物学家Richard Young院士领衔的这项研讨，以转录因子OCT4和GCN4为例，展现了激活域经过与转录中介体复合物集合构成液体，发挥基因激活功用。这项研讨为咱们了解已知的几百种转录因子如安在细胞命运决议和疾病发作进程中调控要害基因的表达供给了新的知道。
论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.10.042
大规模研讨展现人体微生物组多样性
意大利特伦托大学的研讨人员打开一项超大规模研讨，样本涵盖了不同地理方位、年纪和生活方法的人群以及人体的不同部位。他们运用单样本宏基因组拼装，构建出超越15万个人体微生物基因组，其间77%曾经从未被描绘过，确认了一些普遍存在、但曾经未被发现的微生物类群，尤其是那些在非西方人群中的一起微生物。
论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.001
充溢潜力的新式免疫检查点按捺剂
革命性的癌症免疫疗法，经过免除T细胞外表起活性按捺造用的受体，来让T细胞康复对癌细胞的进犯才能。由两名法国科学家领导的一支科研团队发现，T细胞和天然杀伤细胞的外表很多表达一种叫NKG2A的受体分子，很或许也是这样的刹车。
一系列试验和前期临床试验成果显现，针对NKG2A规划的抗体与现有的免疫检查点按捺剂联合运用，能有用提高免疫细胞的抗肿瘤才能，更好地医治癌症患者！
论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.10.014
挑选CRISPR-Cas9小分子按捺剂
在基因修改系统CRISPR-Cas9中，SpCas9蛋白是一种常用的核酸内切酶，它能够像剪刀相同切开DNA。在运用基因修改医治遗传疾病时，假如这把剪刀在人体内失控，或许会张狂损坏人类基因组，结果不行幻想。因而，有备无患的科学家们开端寻觅靶向SpCas9的按捺剂，操控它的活性。
这项作业由Braod研讨所的Amit Choudhary教授主导，搭建了两套系统来监测和评价CRISPR-Cas9的活性。运用这一高通量渠道，研讨人员已成功挑选出两种化合物，能在哺乳动物细胞系中，剂量相关地按捺SpCas9的活性。而这项发现也为快速挑选其他CRISPR相关核酸酶的小分子按捺剂奠定了根底。
论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.009
古DNA重建美洲人群的前史
在这篇论文中，一支由十数家科研机构协作参加的世界研讨团队剖析了来自阿根廷、巴西、智利、秘鲁等不同区域的49个个别的全基因组古代DNA，每个个别的前史至少追溯到9000年前，具有一起的先人。研讨成果在南美洲和北美洲之间发现了两条曩昔不知道的基因交换流，描画出美洲先人变迁的大致概括。这些基因依据提醒了古代人类在美洲的杂乱久居进程。
论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.10.027
本文部分内容参阅自：学术经纬
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