生物通報道：Nature Methods雜志在十周年之際推出了紀(jì)念特刊，點評了在過去十年中對生物學(xué)研究影響最深的十大技術(shù)。二代測序、CRISPR、單分子技術(shù)、細(xì)胞重編程、光遺傳學(xué)、超高分辨率顯微鏡等紛紛上榜。

二代測序

二代測序或大規(guī)模并行測序的出現(xiàn)，幾乎影響了生物學(xué)領(lǐng)域的每一個角落。這一技術(shù)允許科學(xué)家們測序基因組、評估遺傳學(xué)變異、定量基因表達(dá)、研究表觀遺傳學(xué)調(diào)控、探索微觀生命，將各種分析和篩選輕松升級。技術(shù)革新使測序數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量不斷攀升，測序文庫的構(gòu)建也在不斷的進(jìn)步。現(xiàn)在人們已經(jīng)可以檢測限制性材料或發(fā)生降解的樣本，靈活靶標(biāo)序列空間的一部分，標(biāo)記細(xì)胞中各種各樣的分子，捕捉分子相互作用和基因組結(jié)構(gòu)。此外，計算工具也為解讀二代測序的海量數(shù)據(jù)立下了汗馬功勞，為人們揭示了序列變異、調(diào)控和進(jìn)化的基礎(chǔ)信息。

基因組工程

基因組工程可以在體外培養(yǎng)的細(xì)胞、模式和非模式生物中，進(jìn)行自定義的改動，這類技術(shù)為相關(guān)研究帶來了極大的便利。研究者們能夠在這些工具的幫助下敲除基因、引入突變或者構(gòu)建融合基因。舉例來說，人們用酶切割特定的基因組序列，啟動細(xì)胞的修復(fù)過程，并由此作出想要的序列改變。Meganuclease、鋅指酶和TALEN通過各自的DNA結(jié)合域來靶向目的序列。最近，CRISPR-Cas9系統(tǒng)成為了這一領(lǐng)域的新寵兒。該系統(tǒng)使用RNA為核酸酶導(dǎo)航，不僅很容易設(shè)計，而且能夠改寫幾乎任何基因組序列。

單分子技術(shù)

研究單個分子（比如蛋白或DNA）的行為能夠揭示重要的生物學(xué)機制，這一點是平均化分子研究無法企及的。近十年來，一些單分子技術(shù)逐步成熟。比如，力譜（force spectroscopy）技術(shù)可以檢測分子的結(jié)合、折疊或機械行為，而熒光顯微鏡能夠在體外和體內(nèi)對單分子進(jìn)行追蹤。新興的單分子技術(shù)還包括，能夠測序單分子的納米孔技術(shù)，不用標(biāo)記就能檢測單分子的光學(xué)和plasmonic設(shè)備。這些工具的出現(xiàn)，使人們能夠以空前的深度探索單分子的功能。

光切成像（Light-sheet imaging）

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(jìn)。 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(jìn)行高分辨的三維成像，同時降低了光毒性。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)

十年前，基于質(zhì)譜分析的蛋白質(zhì)組學(xué)研究還是一個相對小眾的領(lǐng)域，傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)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(jìn)步，數(shù)據(jù)可重復(fù)性和全面性的許多問題得以解決。這些發(fā)展導(dǎo)致這一領(lǐng)域煥發(fā)了蓬勃的生機。對特定細(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(jìn)行圖譜分析。

下接：Nature Methods十周年，十大技術(shù)盤點（下） 

生物通編輯：葉予

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