應(yīng)用案例：超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡實(shí)時(shí)成像CRISPR基因編輯過(guò)程
應(yīng)用案例（超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡-HS-AFM）：“眼見為實(shí)”超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡實(shí)時(shí)成像觀察CRISPR基因編輯過(guò)程
翻譯整理：北京佰司特科技有限責(zé)任公司
超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡（High-Speed Atomic Force Microscope，HS-AFM）由日本 Kanazawa 大學(xué) Prof. Ando 教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)，日本RIBM公司（生體分子計(jì)測(cè)研究所株式會(huì)社，Research Institute of Biomolecule Metrology Co., Ltd）商業(yè)化的產(chǎn)品，可以達(dá)到視頻級(jí)成像的商業(yè)化原子力顯微鏡。HS-AFM突破了傳統(tǒng)原子力顯微鏡“掃描成像速慢”的限制，能夠在液體環(huán)境下超快速動(dòng)態(tài)成像，分辨率為納米水平。樣品無(wú)需特殊固定，不影響生物分子的活性，尤其適用于生物大分子互作動(dòng)態(tài)觀測(cè)。超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡HS-AFM主要有兩種型號(hào)，SS-NEX樣品掃描（Sample-Scanning HS-AFM）以及PS-NEX探針掃描（Probe-Scanning HS-AFM）。推出至今，全球已有100多位用戶，發(fā)表 SCI 文章 300 余篇，包括Science, Nature, Cell 等頂級(jí)雜志。翻譯整理：北京佰司特科技有限責(zé)任公司
自2012年以來(lái)，研究人員常用一種叫做CRISPR的強(qiáng)大“基因組編輯”技術(shù)對(duì)生物的DNA序列進(jìn)行修剪、切斷、替換或添加。CRISPR來(lái)自微生物的免疫系統(tǒng)，這種工程編輯系統(tǒng)利用一種酶，能把一段作為引導(dǎo)工具的小RNA切入DNA，就能在此處切斷或做其他改變。
CRISPR已經(jīng)成為生命科學(xué)領(lǐng)域受關(guān)注的基因編輯技術(shù)，其效果得到大家一致認(rèn)可。雖然科學(xué)家可通過(guò)RT-PCR、WB等方法間接證明CRISPR的功能，但仍未有直接的證據(jù)來(lái)證實(shí)。究其原因：一是生物分子間的相互作用速率快，需要高速的成像手段才能捕捉到；二是生物分子比較小，通常為納米級(jí)，普通顯微鏡由于受光學(xué)衍射限所限不能分辨。日本Kanazawa University的科學(xué)家利用超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡（High-Speed Atomic Force Microscope，HS-AFM）成功觀察到了實(shí)時(shí)CRISPR基因編輯，為CRISPR技術(shù)的有效性提供了直接的證據(jù)。
超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡（High-Speed Atomic Force Microscope，HS-AFM）由日本 Kanazawa 大學(xué) Prof. Ando 教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)，日本RIBM公司（生體分子計(jì)測(cè)研究所株式會(huì)社，Research Institute of Biomolecule Metrology Co., Ltd）商業(yè)化的產(chǎn)品，可以達(dá)到視頻級(jí)成像的商業(yè)化原子力顯微鏡。HS-AFM突破了傳統(tǒng)原子力顯微鏡“掃描成像速慢”的限制，能夠在液體環(huán)境下超快速動(dòng)態(tài)成像，分辨率為納米水平。樣品無(wú)需特殊固定，不影響生物分子的活性，尤其適用于生物大分子互作動(dòng)態(tài)觀測(cè)。超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡HS-AFM主要有兩種型號(hào)，SS-NEX樣品掃描（Sample-Scanning HS-AFM）以及PS-NEX探針掃描（Probe-Scanning HS-AFM）。推出至今，全球已有100多位用戶，發(fā)表 SCI 文章 300 余篇，包括Science, Nature, Cell 等頂級(jí)雜志。
相較于目前市場(chǎng)上的原子力顯微鏡成像設(shè)備，HS-AFM突破了 “掃描成像速慢”的限制，掃描速度高可達(dá) 20 frame/s，并且有 4 種掃描臺(tái)可供選擇。樣品無(wú)需特殊固定染色，不影響生物分子的活性，尤其適用于生物大分子互作動(dòng)態(tài)觀測(cè)。液體環(huán)境下直接檢測(cè)，超快速動(dòng)態(tài)成像，分辨率為納米水平。探針小，適用于生物樣品；懸臂探針共振頻率高，彈簧系數(shù)小，避免了對(duì)生物樣品等的損傷。懸臂探針可自動(dòng)漂移校準(zhǔn)，適用于長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)。采用動(dòng)態(tài)PID控制，高速掃描時(shí)仍可獲得清晰的圖像。XY軸分辨率2nm；Z軸分辨率0.5nm。 HS-AFM不僅擁有超高掃描速率與原子級(jí)別分辨率，而且具有操作的簡(jiǎn)易性，使得對(duì)單分子動(dòng)態(tài)過(guò)程的捕捉變得十分方便，為科研工作者研所和理解生物物理、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、病毒學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的單分子動(dòng)態(tài)過(guò)程提供了一款強(qiáng)大的工具。 全新的HS-AFM采用了新的高頻微懸臂架構(gòu)，更低噪音、更高穩(wěn)定性的2控制器，高速掃描器，緩沖防震設(shè)計(jì)，主動(dòng)阻尼，動(dòng)態(tài)PID，驅(qū)動(dòng)算法優(yōu)化，多種前沿技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在超高速下獲取高分辨的生物樣品信息。新系統(tǒng)整合了基于工作流程的操作軟件，直觀的用戶界面與流程化、自動(dòng)化的設(shè)置使得研究人員可以專注于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不需要復(fù)雜的操作和條件設(shè)置，快速獲取數(shù)據(jù)，加速研究的產(chǎn)出。
HS-AFM結(jié)果直觀顯示構(gòu)象差異：
HS-AFM視頻結(jié)果顯示apo-Cas9為柔性構(gòu)象（flexible conformations），而Cas9–RNA則為穩(wěn)定的雙葉型構(gòu)象（stable bilobed architecture）。
Cas9-RNA介導(dǎo)的PAM依賴性DNA識(shí)別
Cas9-RNA靶向定位到目的DNA，形成Cas9–RNA–DNA復(fù)合體。
Cas9-RNA對(duì)目的DNA進(jìn)行剪切
在Mg2+存在的條件下，Cas9-RNA對(duì)目的DNA進(jìn)行特異性剪切。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-017-01466-8
這項(xiàng)工作的完成主要借助了日本RIBM公司研發(fā)的超高速視頻原子力顯微鏡HS-AFM，HS-AFM突破了傳統(tǒng)原子力顯微鏡“掃描成像速慢”的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)在液體環(huán)境下超快速動(dòng)態(tài)成像，分辨率為納米水平。待測(cè)樣品無(wú)需特殊固定，不影響生物分子的活性，尤其適用于生物大分子互作動(dòng)態(tài)觀測(cè)。推出至今，全球已有100多位用戶，發(fā)表SCI論文300余篇，其中包括Science, Nature, Cell 等頂級(jí)雜志。
https://www.best-sciences.com/productinfo/100797.html
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標(biāo)簽：
視頻級(jí)原子力
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