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新技术首次解读基因在不同细胞环境表达差异

来源: 发布日期:2018-12-10

20181015日《自然-生物技术》报道,美国威尔康奈尔医学院研究人员发明了一种技术,可以发现组织样本中相同基因在不同细胞中的不同表达,使研究者能够更好地理解体内不同细胞类型的独特分子运作,促进对由异常基因活性引起的疾病的理解。 

  基因的核心功能是存储制造蛋白质的代码。当基因在细胞中处于活跃状态,酶会反复将其复制成转录本RNA,进一步加工成mRNA,再翻译成特定蛋白质。然而,相同基因并不总是产生相同的mRNA。根据细胞的具体情况或细胞类型,基因的转录本RNA可能被加工、切割并转译成不同的mRNA亚型,这些亚型反过来又编码不同的蛋白质。体内数百种不同的细胞类型不仅在活跃的基因模式上存在差异,而且在这些基因产生的特定mRNA亚型也存在差异。然而,目前还没有用于区分在不同细胞类型中产生的不同mRNA亚型的有效技术,尤其是当细胞样本是一个包含多种混合细胞类型的大块组织样本时。 

  在这项新技术中,大样本中的每一个细胞被困在微小的液体液滴中,每个细胞的mRNA被转化为更稳定的DNA分子,然后用独特的DNA标记物(条形码)来标记该细胞。这些数万个转化后的mRNA可以使用短读和长读技术进行测序。短读测序数据提供了基因活动的全貌,并识别细胞类型,例如神经元或免疫细胞。长读测序数据揭示了细胞中每个活性基因产生的特定mRNA亚型。条形码将这些mRNA序列数据与个体细胞联系起来。 

  使用这种被称为单细胞亚型RNA测序(Single-cell ISOform RNA-SequencingScISOr-Seq)技术,科学家们能够从大约6000个细胞组成的小鼠脑组织样本中提取细胞,根据其基因活动模式将细胞分为不同的细胞类型,然后识别每种细胞类型中产生的不同mRNA亚型。该实验结果首次揭示了从未描述过的老鼠大脑细胞的成千上万个mRNA亚型。 

  研究者计划将基于ScISOr-Seq的研究扩展到更多的组织和细胞类型。他们还打算使用该技术比较患病细胞与健康细胞中的mRNA亚型。异常的mRNA型越来越被认为是疾病的原因,包括一些癌症。 

    吴晓燕 编译自https//phys.org/news/2018-12-genes.html 

  原文链接:https://www.nature.com/articles/nbt.4259 

    原文标题:Single-cell isoform RNA sequencing characterizes isoforms in thousands of cerebellar cells

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