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新技术可视化组织样本中的所有基因表达

组成人类基因组的大约 30,000 个基因包含对生命至关重要的指令。然而,我们的每个细胞在其日常功能中只表达这些基因的一个子集。例如,心脏细胞和肝细胞之间的差异取决于表达哪些基因——基因的正确表达可能意味着健康与疾病之间的差异。

直到最近,研究潜在疾病基因的研究人员一直受到限制,因为传统的成像技术一次只能研究少数几个基因。

密歇根大学医学院的 Jun Hee Lee 博士和他的团队开发的一项新技术使用高通量测序而不是显微镜来获得超高分辨率图像来自组织载玻片的基因表达。这项被他们称为 Seq-Scope 的技术使研究人员能够以令人难以置信的高分辨率观察每个表达的基因,以及这些细胞内的单个细胞和结构:0.6 微米或比人类头发小 66 倍——击败目前的方法多个数量级。

“每当病理学家获得组织样本时,他们都会对其进行染色并在显微镜下观察——这就是他们诊断疾病的方式,”分子与综合生理学系副教授 Lee 解释说。“而不是这样做,使用我们的新方法,我们制作了一个微型设备,您可以将其与组织样本重叠,并使用具有空间坐标的条形码对其中的所有内容进行排序。”

每个所谓的条形码都由核苷酸序列组成——A、T、G、C 的模式——在 DNA 中发现。使用这些条形码,计算机能够定位组织样本中的每个基因,从而为从基因组转录的所有 mRNA 创建类似 Google 的数据库。

“人们一直在尝试用其他方法来做到这一点,比如微印刷、微珠或微流体设备,但由于技术限制,它们的分辨率一直在 20-100 微米的距离。在那个分辨率下你无法真正看到水平诊断疾病所需的细节,”李说。

Lee 补充说,该技术有可能创造一种无偏见的系统方法来分析基因。

“每当我们从事科学研究时,我们都必须对两三个基因的作用做出假设,但现在我们拥有微观尺度的全基因组数据,并且对患者或模型动物组织内部发生的事情有了更多了解。”

Lee 说,这些知识可用于深入了解为什么某些患者对某些药物有反应,而另一些则没有。

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