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（信使RNA (mRNA)复制活跃基因）和翻译（mRNA指导蛋白质组装）。
了解任何时刻哪些基因处于活跃状态，将有助于追踪身体对环境因素、药物的反应，或跟踪疾病进展以及其他关键响应。莱斯大学的生物工程师开发出一种方法，仅通过血液样本就能高精度地绘制活体脑组织中的转录谱。
"这是首次在活体组织中非破坏性地测量目标基因的转录。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。这使我们能够在疾病发生前，例如，观察发生了什么，以及基因表达如何随着疾病进展而变化。"莱斯大学生物工程助理教授、本研究通讯作者Jerzy Szablowski表示。
这种转录追踪工具结合了两种尖端技术——Szablowski及其团队开创的工程报告分子（称为活性释放标记，Released Markers of Activity, RMAs），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。
"我将两种最新技术结合起来，建立了一种新的体内界面——监测活体组织中的转录，"Szablowski实验室的博士后研究员、本研究的第一作者Sho Watanabe表示。
Szablowski表示，这种名为"活体转录活性追踪"(In-vivo Tracking of Active Transcription, 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目标基因序列，就应该能够监测任何基因。"例如，INTACT可用于追踪与帕金森病、阿尔茨海默病甚至特定神经回路相关的基因表达。
"你不必为每个基因单独制作定制试剂——相反，基因靶向是可编程的，"Szablowski说。
新方法解锁了类似于下一代测序(NGS)和定量聚合酶链反应(qPCR)的能力，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变为集体追踪它们。然而，NGS和qPCR需要破坏分析样本，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，"Szablowski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该平台，证明它可以同时追踪三个不同的脑区。Szablowski表示，INTACT平台的未来发展可能导致"高度多重监测"，即可以同时追踪大量不同基因、神经回路或脑区。
Watanabe补充说，他预计INTACT"不仅可用于监测大脑中的基因表达，还可用于监测其他组织。"
在作为Szablowski团队成员研究RMAs之前，Watanabe专注于细胞外囊泡的肌肉生物学，这是细胞相互交流所用的分子。他的下一个项目将结合这两个专业领域，探索使用合成机制使身体不同器官和区域之间实现通信。他表示，在INTACT上花费的三年时间是他专业发展的重要阶段。
来源：莱斯大学
参考文献：Watanabe, S, et al (2026). Monitoring in vivo transcription with synthetic serum markers. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-73486-2.
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