Nature子刊：新方法可追踪活体大脑中的基因转录

　　

细胞功能取决于DNA如何表达成为蛋白质。众所周知，这个过程主要包括两个步骤：转录和翻译。

了解哪些基因在特定时刻处于活跃状态，就能追踪人体对环境因素或药物的反应，追踪疾病的进展及其他关键反应。然而，转录本水平的测定通常是在离体组织中进行的。

为此，莱斯大学的研究人员开发出一种新方法，能够在不破坏组织的前提下，对体内特定mRNA水平进行无创监测。这项研究成果于5月27日发表在《Nature Communications》杂志上。

通讯作者、莱斯大学生物工程系助理教授Jerzy Szablowski表示：“这是首次在活体组织中以非破坏性方式测定目标基因的转录。”

“这意味着我们可以选择想要研究的基因，然后观察它在同一生物体内随时间推移的表达情况。这让我们能够了解，比如说疾病发生之前的情况，以及基因表达如何随着疾病进展而变化。”

这个转录追踪平台融合了两种前沿工具，一是合成的血清标志物，被称为 “活性释放标记物”（Releaseed Markers of Activity，RMA），二是基于RNA的转录传感器。他们将这一平台命名为“活性转录体内追踪”（INTACT）。

在INTACT系统中，当目标RNA表达时，RNA传感器会检测到它，触发RMA报告分子的产生并释放到血液中。进入血液后，通过简单的抽血即可轻松测定RMA。

据介绍，RMA是一类新型的蛋白质报告分子，其结构包括细胞分泌信号序列、可检测标志物（如荧光素酶），以及实现血脑屏障逆向转胞吞的蛋白质片段（如抗体的Fc片段）。

第一作者、莱斯大学的博士后研究员Sho Watanabe表示：“我们结合了这两项最新技术，建立了一个新的体内监测接口——即对活体组织中转录过程的监测。”

Szablowski指出，INTACT方法具有可扩展性，“理论上，只需将目标基因序列纳入遗传构建体中，即可监测任何基因”。例如，INTACT可用于追踪与帕金森病、阿尔茨海默病相关的基因，甚至与特定神经回路相关的基因。

这种新方法具备与新一代测序（NGS）和定量聚合酶链反应（qPCR）相似的功能。然而，NGS和qPCR需要破坏待分析的样本，这意味着它们只能应用于切除的组织或实验室培养的细胞。相比之下，INTACT技术能够随时间推移追踪活体组织内的基因表达。

研究人员通过动物模型验证了该平台，证明其能够同时追踪三个不同的脑区。Szablowski表示，INTACT平台的未来发展有望实现“高度多重的监测”，届时可同时追踪大量不同的基因、神经回路或脑区。

“未来，我们希望在活体组织中实现这场组学革命，” Szablowski表示。“这是第一步，我们已经在着手推进后续工作。”

Watanabe补充说，他预计INTACT“不仅可用于监测大脑中的基因表达，还可应用于其他组织”。