新技术绘制细胞读取基因组的位置和方式

发表在《自然》杂志上的一项新研究报告称，一种称为空间组学的技术可用于同时绘制基因如何打开和关闭以及它们如何在组织和器官的不同区域中表达。这项由耶鲁大学和卡罗林斯卡学院的研究人员开发的改进技术可以揭示组织的发育，以及某些疾病以及如何治疗它们。

体内几乎所有细胞都有相同的一组基因，原则上可以变成任何类型的细胞。区分细胞的是如何使用我们DNA中的基因。近年来，空间组学让我们对细胞如何在组织中的精确位置读取基因组有了更深入的了解。现在，研究人员进一步发展了这项技术，以增加对组织如何发育以及不同疾病如何产生的了解。

该研究的一个关键部分是研究人员能够同时在空间上绘制我们基因构成的两个关键组成部分，即表观基因组和转录组。表观基因组控制着在单个细胞中打开和关闭基因的切换机制，而转录组是这些基因表达的结果，也是使每个细胞独特的原因。

可同时检测输入和输出

表观基因组可以被认为是一个保险丝盒。您可以拨动开关，但如果您看不到灯是否亮起，则您的信息有限。通过空间映射表观基因组和转录组，研究人员开发了一种技术，其中输入(打开或关闭基因)和输出(基因表达)都可以在同一组织切片中检测到。这项新技术为组织中精确位置的基因调控带来了前所未有的见解。

在这项研究中，研究人员调整并结合了他们先前开发的技术来绘制表观基因组和转录组，并将这些技术应用于小鼠大脑和人脑组织。

“现在我们可以将两者结合起来，我们可以看到基因如何打开和关闭的机制，以及结果，”卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理学系教授Gonçalo Castelo-Branco说，他是通讯作者之一。“这导致我们得出了一些意想不到的观察结果，这使我们能够进一步了解这些过程如何在不同的组织区域受到调节并导致不同的细胞命运。

推进个性化医疗领域

这项工作可以使研究人员更接近于了解药物治疗的潜在遗传靶点，并有助于推进个性化医疗领域。

“在未来，有了这项技术，我们将能够真正了解每个患者如何通过表观遗传机制调节这些促癌基因和肿瘤抑制基因，”耶鲁大学教授，该论文的最后一作者Rong Fan说。“整个表观遗传治疗领域才刚刚兴起，但我认为我们的技术有可能增强表观遗传药物的发现。

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