青年華裔科學家張鋒。檔案圖片
青年華裔科學家張鋒。檔案圖片

本報記者李強波士頓報道

位於劍橋市的布羅德研究所(Broad Institute)的華裔科學家張鋒因為對基因編輯技術CRISPR的重大貢獻,被認為是未來兩年獲得諾貝爾生理醫學獎的熱門人物。張鋒與兩位科學家Joshua Weinstein和Aviv Regev合作,開發了一種細胞顯影的新技術—DNA顯微鏡,可能可以通過識別能攻擊腫瘤的免疫細胞來幫助改善某些癌症治療。該研究近日發表於著名學術旗開《細胞》(Cell)上。
不同於一般的光學或電子顯微鏡,DNA顯微鏡利用DNA本身作為工具,將分子資訊與空間資料結合起來,能夠顯示細胞和組織中的DNA和RNA的排列情況,並揭示了其他顯微鏡難以獲得的空間和分子資訊。除了功能上的獨特性,DNA顯微鏡的另一巨大優勢是,不需要專門的設備,且可以同時處理大量的樣本。
為了將組織樣本視覺化,研究人員創建了可以追蹤細胞中RNA的短片段DNA分子,並在DNA上添加標籤,這些標籤可附著在細胞內的遺傳物質上,接著標籤經過複製,以「雲」的形式在細胞間擴散,並且互相作用,進一步結合,創造出更獨特的DNA標籤。最後,研究人員收集被標記的遺傳物質,然後對其進行測序和計算解碼,以重建它們的相對位置和樣本的物理圖像。
這些DNA標籤之間的相互作用使研究人員能夠通過計算來取得不同分子的位置,類似於手機基地台透過三角檢證法針對手機進行定位。研究中,張鋒等人證明了可以通過標記RNA分子,來繪製樣本中人類癌細胞的位置。研究團隊認為,DNA顯微鏡有望用於描繪任何能與合成DNA標籤相互作用的分子群,包括細胞基因體、RNA或帶有DNA標記的蛋白質。
為了確定這項技術的有效性,科學家們利用攜帶綠色或紅色蛋白針對基因進行標記。結果顯示,儘管用DNA顯微鏡生成的圖像不如光學顯微鏡拍攝的圖像清晰,但DNA顯微鏡可區分帶有不同基因的細胞。此外,DNA顯微鏡還捕捉到了細胞的排列。
今年37歲的張鋒出生於中國石家莊市,11歲和父母一同移民美國,本科畢業於哈佛大學,目前是麻省理工學院歷史上最年輕的終身教授之一。因為在生命科學研究上的傑出貢獻,張鋒獲得多個重大獎項,比如2016年6月獲得第二屆唐獎生技醫藥獎。2017年8月獲阿爾伯尼生物醫學獎,成為歷史上第二名獲得此獎項的華人學者。2018年4月,張鋒入選美國人文與科學學院院士。