细胞功能由DNA如何表达为蛋白质决定。这一过程包括两个主要步骤——转录，即信使RNA (mRNA) 对活跃基因进行复制；以及翻译，即mRNA指导蛋白质组装。
了解在任何给定时刻哪些基因处于活跃状态，将有可能追踪身体对环境因素、药物的反应，或追踪疾病的进展以及其他关键生理反应。莱斯大学的生物工程师现已开发出一种方法，仅通过血液样本就能高精度绘制活体脑组织中的转录谱。该研究发表在《自然通讯》杂志上。
"这是首次在活体组织中无损测量特定目标基因转录的示范，"莱斯大学生物工程助理教授、该研究通讯作者耶日·萨布洛夫斯基表示。"这意味着我们实际上可以选择想要研究的基因，然后观察它在同一个生物体内随时间的表达情况。这使我们能够看到疾病发生前的情况，以及随着疾病进展基因表达如何变化。"
这种转录追踪工具结合了两项尖端技术——工程化活性标记物(RMAs)，由萨布洛夫斯基及其团队首创，以及能够检测细胞中目标mRNA存在并触发RMAs产生并释放到血液中的传感器。
"我将两项最新技术结合起来，建立了一个新的活体接口——监测活体组织中的转录，"该研究的第一作者、萨布洛夫斯基实验室的博士后研究员渡边翔表示。
萨布洛夫斯基表示，这种名为活体活性转录追踪(INTACT)的新方法具有可扩展性，"理论上，只需在基因构建体中包含其序列，就应能监测任何基因。"例如，INTACT可用于追踪与帕金森病、阿尔茨海默病相关基因的表达，甚至可用于追踪与特定神经回路相关的基因。
"你不必为每一个基因定制专门的试剂。相反，基因的靶向是可编程的，"萨布洛夫斯基说。
INTACT如何改变研究
这种方法解锁了类似于下一代测序(NGS)和定量聚合酶链反应(qPCR)的功能，这些具有影响力的技术使研究人员能够从单独分析样本中的基因和分子转向集体追踪它们。然而，NGS和qPCR需要破坏被分析的样本，这意味着它们只能在切除的组织或在培养皿中生长的细胞中使用。相比之下，INTACT可以在活体组织中随时间追踪基因表达。
"未来，我们希望使这种组学革命在活体组织中成为可能，"萨布洛夫斯基说。"这是第一步，我们已经在研究下一步。"
研究人员在动物模型中展示了这一平台，证明它可以同时追踪三个不同的大脑区域。萨布洛夫斯基表示，INTACT平台的未来发展可能会实现"高度多重监测"，即可以同时追踪大量不同的基因、神经回路或大脑区域。
下一步和更广泛应用
渡边翔补充说，他预计INTACT"不仅可用于监测大脑中的基因表达，还可用于监测其他组织中的基因表达。"
在加入萨布洛夫斯基团队研究RMAs之前，渡边专注于细胞外囊泡的肌肉生物学研究，细胞外囊泡是细胞相互交流所使用的分子。他的下一个项目将结合这两个领域的专业知识，探索使用合成机制来实现身体不同器官和区域之间的通信。他表示，在INTACT上花费的三年时间是他职业发展的重要阶段。
Sho Watanabe等，利用合成血清标记物监测活体转录，《自然通讯》(2026)。DOI: 10.1038/s41467-026-73486-2
期刊信息：《自然通讯》
由莱斯大学提供
【全文结束】
