麻省理工学院 前基因的发夹环
突出显示的是核碱基(绿色)和核糖磷酸骨架(蓝色)
请注意，这是一条自我折叠的单链核糖核酸
信用:沃斯曼/维基百科 麻省理工学院和哈佛医学院的研究人员使用一种新的技术来扩大组织，他们设计了一种方法来标记组织样本中的单个信使核糖核酸分子，然后对核糖核酸进行测序
这种方法提供了一个独特的快照，显示了哪些基因在细胞的不同部分表达，并可以让科学家了解更多关于基因表达如何受细胞位置或其与附近细胞相互作用的影响
这项技术还可以用于绘制大脑或其他组织中的细胞图，并根据它们的功能对它们进行分类
“基因表达是所有生物学中最基本的过程之一，它在所有生物学过程中发挥作用，包括健康和与疾病相关的过程
然而，你需要知道的不仅仅是一个基因是开还是关
伊娃·谭，麻省理工学院神经技术教授、生物工程、媒体艺术与科学、大脑与认知科学教授
“你想知道基因产物在哪里
你关心它们是什么细胞类型，它们在哪个细胞中起作用，甚至它们在细胞的哪个部分工作
" 在今天发表在《科学》杂志上的一项研究中，研究人员表明，他们可以使用这种技术在小鼠大脑和人类肿瘤样本中定位并测序数千个不同的信使核糖核酸分子
这项研究的资深作者是博伊登，他是麻省理工学院麦戈文研究所和霍华德·休斯医学研究所的研究员；乔治·丘奇，哈佛医学院遗传学教授；亚当·马尔伯斯顿，前麻省理工学院研究科学家
该论文的主要作者是沙哈尔·阿龙，他曾是麻省理工学院的博士后，现在是巴尔-伊兰大学的高级讲师；丹尼尔·古德温，麻省理工学院研究生；安布哈雅·辛哈14岁，MNG 15岁，麻省理工学院研究生；阿斯玛沃·瓦西' 12，博士
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'19;宸妃博士
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17岁，哈佛大学干细胞和再生生物学助理教授，麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所成员
组织扩张 新的测序技术建立在博伊登的团队在2015年设计的方法基础上，用于扩大组织样本，然后对它们进行成像
通过将吸水性聚合物嵌入组织样本，研究人员可以膨胀组织样本，同时保持其整体组织完整
使用这种方法，组织可以扩大100倍或更多，使科学家能够使用常规光学显微镜获得大脑或其他组织的高分辨率图像
2014年，丘奇的实验室开发了一种被称为FISSEQ(荧光原位测序)的核糖核酸测序技术，这种技术可以在实验室培养皿中生长的细胞中定位和测序数千个核糖核酸分子。
博伊登和丘奇实验室决定联手将组织扩增和原位核糖核酸测序结合起来，创造一种他们称之为扩增测序的新技术
在进行核糖核酸测序之前扩大组织有两个主要好处:它可以更高分辨率地观察细胞中的核糖核酸，并且更容易对这些核糖核酸分子进行测序
“当你在膨胀的样品中分离出这些分子，并把它们彼此分开时，你就有了更多的空间来实际进行原位测序的化学反应，”马尔伯斯顿说
一旦组织膨胀，研究人员可以对样本中的数千个RNA分子进行标记和测序，其分辨率允许他们不仅在细胞内，而且在树突等特定隔间内精确定位分子的位置，树突是从其他神经元接收信息的神经元的延伸
“我们知道核糖核酸在这些小区域的位置对学习和记忆很重要，但直到现在，我们还没有任何方法来测量这些位置，因为它们非常小，大约在纳米数量级，”阿龙说
使用这种技术的“非目标”版本，这意味着他们不寻找特定的核糖核酸序列，研究人员可以找到数千个不同的序列
他们估计，在一个给定的样本中，他们可以对存在的所有基因进行20%到50%的测序
在小鼠海马体中，这项技术产生了一些令人惊讶的结果
首先，研究人员在树突中发现了含有内含子的基因，内含子是核糖核酸的一部分，通常被从细胞核的基因中删除
他们还发现了树突中编码转录因子的基因分子，这可能有助于树突与细胞核之间的新型通讯
古德温说:“这些只是我们永远不会刻意去寻找的东西的例子，但是现在我们可以精确地对神经元中的核糖核酸进行测序，我们可以探索更多的生物学。”
细胞相互作用 研究人员还表明，他们可以以更有针对性的方式探索基因表达，寻找与感兴趣的基因相对应的一组特定的核糖核酸序列
在老鼠的视觉皮层，研究人员使用这种方法，根据对它们表达的42种不同基因的分析，将神经元分为不同的类型
这项技术也可用于分析许多其他类型的组织，如肿瘤活检
在这篇论文中，研究人员研究了乳腺癌转移，其中包含许多不同的细胞类型，包括癌细胞和免疫细胞
这项研究显示，这些细胞类型根据它们在肿瘤中的位置会有不同的表现
例如，研究人员发现，靠近肿瘤细胞的B细胞比远离肿瘤细胞的B细胞表达某些炎症基因的水平更高。
辛哈说:“长期以来，人们在许多不同的背景下对肿瘤微环境进行了研究，但很难对其进行深入研究。”
“癌症生物学家可以给你一份20或30个标记基因的清单，这些基因可以识别组织中的大多数细胞类型
在这里，由于我们询问了样本中的297个不同的RNA转录本，我们可以问和回答关于基因表达的更详细的问题
" 研究人员现在计划进一步研究癌细胞和免疫细胞之间的相互作用，以及健康和疾病状态下大脑中的基因表达
他们还计划扩展他们的技术，使他们能够绘制除核糖核酸之外的其他类型的生物分子，如蛋白质
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