
来自犹太大学阿尔伯特爱因斯坦医学院的研究者介绍了一种新技术,该技术可以更准确地观察细胞生命中的基本步骤——基因(DNA)被翻译成mRNA的过程。这种技术能够为研究基因不适当交换而导致疾病的过程提供一个窗口。
这种新技术使我们对直到现在只被证明但未被形象化的过程有一个详细的观测。对在单细胞内被转化为RNA的DNA有更加详细的观察将帮助解答关于随着时间的过去合成了多少单个基因,以及从细胞变化到细胞需要多少等级的问题。从更精确的水平洞察基因的运作,最终提升我们对触发癌症的致病机理的了解,例如,当基因不再以他们的正确能力或时间运作时。
哲学博士Daniel Zenklusen解释说,“经典教科书中有少许mRNA片段脱离它的单链DNA的动画插图现在能通过真实相片显示出来。” Daniel Zenklusen是Einstein学院的博士后研究人员,也是论文的第一作者。这项新技术是在哲学博士Robert Singer的实验室被开发的。Robert Singer是Einstein学院的联合主席和解剖与结构生物学教授。
新技术是Singer博士的实验室在26年前开发的荧光原位杂交技术(FISH)极大的完善和提炼。FISH现在是一项被广泛应用的研究基因活化的科研技术;它用于研究在细胞群中有多少单一基因被“打开”。FISH也用于遗传咨询,查明诊断出存在包含唐氏综合症或Prader-Willi综合症病情的基因的特征。
论文描述说,先进的荧光技术、显微学技术和数据分析技术使FISH的应用有更加强大。在这项研究工作之前,FISH只是被用在从组织水平而不是更小的细胞的水平来观察处于非常高水平的基因或他们的遗传密码单位。 然而,这是首次能够对在单细胞之内所有单个mRNA分子进行统计。
Singer博士的“单RNA计数”技术有可能改变一些关于基因调控的基本理论。就像Singer博士的那样,“我们使用这种新技术的研究已经产生了很多新的想法足以使未来10年的学生有事可做。”
研究中最重要的发现是所有细胞存活都需要的“持家”基因并不总是以一个恒定的水平表达。它是可变化的,但是仅限于似乎是持家基因特有的一个狭小的范围内。将单分子的测量与数学建模结合是研究团队能够精确地确定基因是如何控制变异的。这表示,与先前的研究结果不同,持家基因不是转录扫射转录的,而是以一个相当稳定的速度转录的。然而,瞬间表达却在高可变性可能对细胞有利的特殊种类的基因中发现。下一步是看这种持家基因控制的持续性/非突然性理论是否同样适用于人类细胞。Singer博士研究团队在项研究的工作已经在酵母细胞中进行了。
Singer博士相信这种从细胞水平在自然生命体内(而不是在试管中)观察生物作用过程的方法显示了能够促进癌症和其他疾病研究领域进步的细节。他还说:“癌症源于单个的细胞。所以目前应用于组织层面上并且基于“切除肿瘤”的芯片技术可能是指示我们重点在哪里的很好的第一步,但是它们可能还需要与单个细胞导向目标精确追踪新技术相结合。”
参考文献:
Daniel Zenklusen, Daniel R. Larson and Robert H. Singer. 酵母细胞内单RNA统计揭示基因表达模式的可选择性. Nature Structural and Molecular Biology, DOI: 2008,11, 16, 丁香园

