基因新闻 第82页

中国多中心孕期人群常见单基因病携带者筛查项目启动仪式揭幕

2018年3月18日，在深圳华大基因股份有限公司主办的第十三届国际基因组学大会：生育健康临床应用（ICG13·RH)上，深圳华大基因联合北京协和医院牵头发起了中国多中心孕期人群常见单基因携带者筛查项目。该项目拟通过对不低于4000例孕妇，及高风险孕妇的丈夫进行百种单基因隐性遗传病携带者筛查，得出中国孕期人群的携带情况数据；并通过产前诊断，准确评估通过携带者筛查能够控制的出生缺陷比例。除协和医院外，其它参与单位共包括来自全国东南西北中不同地域的共9家产诊单位。

华大基因CEO尹烨致开幕词

单基因遗传病是由单个基因缺陷所导致的疾病。根据世界卫生组织 (WHO) 统计，单基因遗传病在全球出生人口中所有单基因遗传病的累计发病率高达百分之一，是出生缺陷的重要原因。

隐性遗传病携带者筛查是指通过基因组分析确定夫妻双方是否为同一单基因隐性遗传病或X连锁疾病的致病基因携带者（如遗传性耳聋、地贫、白化病、血友病等），对其进行风险评估和生育指导。

这次出生缺陷防控携带者筛查属于三级预防中的一级预防维度，即在疾病发生前采取措施，从根本上预防和消除疾病。相比产前诊断和新生儿筛查，携带者筛查是出生缺陷防控中对受检人伤害最小，最为有效的措施。

项目实施过程中，协和医院将联合其他产诊单位负责临床样本筛选、临床指导、遗传咨询及产前诊断工作，建立孕期人群携带者筛查模式，保障本项目的顺利完成。华大基因则将作为重要的技术支持者，为携带者筛查提供产品和技术支持，让技术与临床紧密结合。

除了检测和咨询，医院方面还将通过随访和问卷调查的方式，从孕妇、医生、行政管理三个层面对市场诉求和服务模式认知度进行调研，为单基因病防控的服务模式探索提供方向。

“孕期夫妇在孕前的干预很少，大部分就是补充叶酸维生素这类，他们往往是第一个孩子出现了出生缺陷，在第二胎的时候才会做携带者筛查，这是非常被动的。”北京协和医院妇产科副教授蒋宇林表示，“我们希望能够提前一点。”

此次项目的阶段性目标是对不低于4000例孕妇，及高风险孕妇的丈夫进行百种单基因隐性遗传病携带者筛查，得出中国孕期人群的携带情况数据；通过该项目，一方面可建立起孕期人群携带者筛查模式，助力全国的出生缺陷防控；另一方面可填补中国在扩展型携带者筛查检测领域研究的空白。

此外，双方还将共同推进医院遗传咨询能力的建设。遗传咨询是出生缺陷防控的关键一环，但我国目前遗传咨询体系尚未建立，无论是遗传咨询师的教育培训还是职业发展体系都不完善。目前我国的遗传咨询工作主要由一线临床医生承担，其科技相关的技术支持和职业教育需要企业支持。体系化的遗传咨询的培育和发展，需要科技企业和临床医院的紧密配合，此次华大基因和协和医院共同开展的单基因病筛查，将为我国遗传咨询队伍的建立和发展做出积极探索。

据悉，筛查项目将通过多中心临床研究的模式进行。在过去的单基因病筛查项目中，参与人群主要以南方地区为主，本次研究将覆盖东、南、西、北、中五个地区，研究中国不同地区单基因病的遗传差异，并为后续的产品设计和推广模式研究奠定基础。

2018年4月3日/生物谷BIOON/—通用的DNA遗传编码中的单个碱基变化可导致或恶化许多危及生命的疾病。这种“点突变”能够将人体内的细胞转变为癌细胞，随后这种癌细胞继续生长而形成肿瘤，或者它们能够将将抗生素敏感性细菌转化为导致不可治愈的感染的抗生素耐药性细菌。在理想的世界中，临床医生应能够在携带着这样的有害点突变的细胞产生后立即将它们清除，从而更加有效地抵抗疾病。

如今，在一项新的研究中，来自美国哈佛医学院怀斯生物启发工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）的研究人员报道通过将CRISPR/Cas9基因组工程系统转化为一种基因组监测工具，他们已完成实现这个目标的第一步。在怀斯生物启发工程研究所核心成员George Church和James Collins的领导下，这些研究人员开发出一种体内突变预防方法，这种方法能够允许切割DNA的Cas9酶区分相差单个碱基的基因组靶位点，并且仅切割不想要的靶位点。针对体外培养的或在小鼠胃肠道内定植的大肠杆菌菌株开展的概念验证研究中，这种方法能够阻止抗生素耐药性细菌变体存活。相关研究结果近期发表在PNAS期刊上，论文标题为“Precise Cas9 targeting enables genomic mutation prevention”。

向导RNA（gRNA）通过碱基互补配对将Cas9酶引导到它的基因组靶序列上。一旦到达感兴趣的位点上，Cas9就像一把分子剪刀，在指定的位点上切割靶序列。如果加以修复的话，那么这种故意引入的DNA损伤允许生物学家们编辑细胞的基因组，但是如果不加以修复，它将导致细胞死亡。然而，鉴于CRISPR/Cas9系统在许多有机体的基因组中寻找和切割靶序列的效率，让Cas9在次级位点而不是在完全相同的位点上随机切割的非特异性仍然给基因组工程师带来问题。这也意味着Cas9通常不能够充分地区分携带不想要的点突变的靶序列和它们的正常靶序列，也就不能够选择性地加以清除。即便是设计出的特异性更好的定制Cas9酶迄今为止也不能完全解决这个问题。

Church说，“通过着重关注gRNA的特征，我们的方法将Cas9的特异性显著提高到能够清楚地区分单核苷酸多态性并且能够清除不想要的基因变体的水平。我们的方法为在未来预防疾病开辟了一条全新的途径。”

之前的研究已表明gRNA与它的靶序列之间存在的某些不匹配不会影响Cas9切割DNA中的特定位点的能力。论文共同第一作者Alejandro Chavez 博士说，“我们猜测对一对给定的仅相差一个碱基的靶位点而言，在gRNA中鉴定出的一组错配将会消除Cas9对正常的靶序列的切割活性，但会维持着对携带有害点突变的靶序列的较强活性。这将在携带着点突变的细胞产生后阻止它正常运转。”

为了开发这种方法，这些研究人员利用了致病菌的酶中已知的导致它们对抗生素产生耐药性的点突变。通过关注其中的几种点突变并筛选具有不同错配组合的gRNA变体，他们能够鉴定出促使Cas9特异性靶向发生突变的基因序列但不靶向正常基因序列的gRNA。

论文共同第一作者Benjamin Pruitt说，“这种突变预防系统不仅在标准实验室条件下培养的大肠杆菌菌株中维持抗生素敏感性，而且在用于定殖于无菌小鼠胃肠道的细菌中也维持抗生素敏感性。这些持续多天的小鼠实验涉及持续地让这些小鼠服用一定剂量的抗生素，并证实即使在遭受潜在重大的环境压力时，这种系统仍然是非常有效的。”

这些研究人员认为，他们的突变预防系统除了有潜力用于未来的疾病预防之外，还可能马上协助生物技术行业阻止大规模培养的细菌发生导致它们没有生产效率或易被污染的突变，并研究微生物进化。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Alejandro Chavez, Benjamin W. Pruitt, Marcelle Tuttle et al. Precise Cas9 targeting enables genomic mutation prevention. PNAS, Available online 19 March 2018, doi:10.1073/pnas.1718148115

2018年4月23日讯 /基因宝jiyinbao.com /——你是否会发生过敏在很大程度上依赖于基因，这是一项最近发表在《EBioMedicine》上的新研究的主要结论。这项研究由维也纳医科大学免疫学研究所Winfried F. Pickl教授领导完成。他们发现HLA-DR1基因和过敏原特异性的反应性T细胞在针对艾蒿类植物的过敏中发挥着关键作用。

图片来源：Medical University of Vienna

长期以来科学家都认为HLA分子在自身免疫性疾病、慢性感染和过敏中发挥关键作用。在这项研究中，研究人员首次发现在四种小鼠模型中，只有携带HLA-DR1才会对艾蒿发生过敏，且需要过敏原特异性的活性反应性T细胞数量超过调节性T细胞。“结果就是哮喘爆发性的发作和致病性、过敏性特异性免疫球蛋白E的形成。” Pickl解释道。艾蒿通过呼吸道引入，就和人们通常接触的一样。

研究人员使用了人源化小鼠模型，Pickl解释道：“这些小鼠携带针对过敏原的人T细胞特异性的受体，同时它们的抗原呈递细胞表面也有人HLA分子。因此我们的新模型是第一个反应人体情况的模型。”

维也纳医科大学的免疫学家们因此可以进一步发现使用T细胞生长因子白介素2可以帮助刺激调节性T细胞，从而防止发生过敏性哮喘。

对抗哮喘的疫苗指日可待

“我们现在从分子水平知道了过敏发生的过程，因此我们可以在未来更好地预防和治疗过敏。” Pickl说道。这为未来开发针对过敏的疫苗奠定了基础。通过鉴定HLA分子，医生可以知道婴儿在未来是否会发生过敏，如果必要的话，可以在早期阶段进行治疗。“这个模型主要研究的是针对艾蒿的过敏原，但是我们也可以在这个模型中研究所有其他过敏原。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Alina Neunkirchner et al. Genetic restriction of antigen-presentation dictates allergic sensitization and disease in humanized mice, EBioMedicine (2018). DOI: 10.1016/j.ebiom.2018.04.001

2018年5月3日 讯 /生物谷BIOON/ –我们对衰老都很熟悉，确切地说，阐明机体衰老的分子机制一直是科学家们研究的热点话题，不同物种的年龄都是不同的，而我们并不是完全理解其中的原因；大多数哺乳动物的基因数量都比较相近，其中很多都展现出了保守的功能，然而不同哺乳动物的寿命会存在几个数量级的差异，比如，小鼠和较小的动物的寿命就较短，而其它动物，比如裸鼹鼠、鲸鱼、大象和灵长类动物的年龄就相对较长。

图片来源：University of Minnesota

这些物种机体基因组的差异是如何让它们的寿命更长的呢？随着数百种物种完整基因组的出现，研究人员才能够开始根据不同物种基因组的差异来比较其寿命的差异。近日，一项刊登在国际杂志Aging上的研究报告中，来自明尼苏达大学的科学家们通过研究发现，控制基因表达的区域或许能够进化地包含更多的表观遗传开关，而其将会占到机体所有基因的5%左右。

这些开关能够控制基因所表达的蛋白质的水平，而不是基因所表达的蛋白质类型，这或许也能够阻止这些蛋白质水平在更加长寿的动物机体中发生改变。研究者Christopher Faulk说道，我们机体中5%的基因或许与寿命之间存在着未知的关联，通过对100多类哺乳动物基因组中25000个基因进行分析，比较名为启动子的表观遗传控制区域，研究人员发现了一种特殊信号或能有效识别出进行长寿进化选择的特殊基因。

大多数的基因启动子都富含CpG二核苷酸，通过测定特殊区域CpG位点的密度就能够知道这些启动子的水平，启动子中CpG的密度特点或许并不能够改变基因序列本身，但却能控制基因产物的多少，然而，特殊基因启动子区域CpG位点的数量或许在不同物种间是不一样的。研究者Faulk表示，在我们所鉴别的大部分基因中，CpG丰度的增加与机体寿命之间存在一种正相关的关系，我们认为，随着动物年龄的增长，这些基因或许能够帮助控制蛋白质的产生。

这项研究中，研究人员利用来自美国国家生物技术信息中心和真核启动子数据库的数据（超过100种哺乳动物的基因组信息）进行研究，鉴别除了人类和其它哺乳动物之间所共享的相关启动子区域。研究者解释道，这项研究如今有可能在公共区域中对成百上千种基因组进行研究，我们将会以一种新的方式来利用这些数据进行研究，并且回答关于表观基因组进化领域的一系列问题；此外，研究人员还利用多个物种经历数百万年进化所获得的差异信息来阐明机体老化和寿命之间的变化规律。

接下来研究人员需要对这些数据进行更加全面的比较分析，文章中研究人员利用了大规模的比较基因组学技术来深入理解诸如机体衰老等多种生理学特征发生的分子机制，后期研究人员希望能够深入理解其它基因组区域的特点，开发出更好的比较数据库，从而将其它生命历史特征与基因组特征进行比较分析。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Adam T. McLain,Christopher Faulk. The evolution of CpG density and lifespan in conserved primate and mammalian promoters, Aging (2018). DOI: 10.18632/aging.101413

2018年，微软陆续在iOS、Android、Windows商店中删除了HealthVault Insights——由微软在2017年2月与Healtcare NExT同时推出的一款为特定患者提供长期呵护和康复计划的软件。

这一措施并不意味着微软退出个人护理领域，相反，这表明Microsoft Healthcare NExT项目已经进入一个新阶段。“AI+医疗”布局已经成型，微软在其医疗布局的每一步都散发“前沿科技”的味道。

如此庞大的医疗项目如何规划布局的？动脉网（Vcbeat）对此进行了详细梳理。

NExT计划：医疗创新领导者

NExT是一个神秘又低调的部门，全称为New Experiences and Technologies Organization。“它不仅有微软亚洲研究院（MSRA）及其合作实验室做科研后盾，还有微软工程院诸多工程师负责把想法变成现实。看上去，它更像一个孵化器+风险投资机构。”

由AI驱动的医疗研究计划Healthcare NExT利用微软在AI和云技术方面的优势来推动医疗创新，主要目的包括减轻医生的数据录入负担、分流病人及监督病人院外护理。其主要部分分为四个板块，分别是：HealthVault、Microsoft Genomics、AI驱动的智能聊天机器人、Project InnerEye。四项应用组成了现在微软在医疗领域的宏观布局。

从作用上看HealthVault与Microsoft Genomics主要起到数据收集和整理的目的，而Project InnerEye则是一项实验性的细分研究项目，两个板块间可通过AI驱动的智能聊天机器人来联动。四位一体构成了微软医疗生态布局。

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四大医疗布局

1、HealthVault：微软医疗生态地基

自2007年开始，微软便启动了个人健康记录中心HealthVault。这一平台相当于全世界联网的医疗系统，起初的作用是用于医院和医生之间共享病人的医药信息，以提升看病效率。

如今HealthVault是一个基于云的平台，旨在让人们控制其健康数据，帮助人们收集、储存和分享自身医疗信息。且该平台可与各种第三方应用程序和设备连接，帮助人们管理健身、饮食和健康数据。

这个平台的界面常被人诟病，因为它对用户实在不够友好，但它比其他平台更加注重用户的个人隐私信息。此外，这是一个极其开放的平台，任何人都可以构建相应程序连接至Health Vault，它拥有同Windows、Java、IOS、Android等众多平台交换数据的互操作性。

2、Microsoft Genomics：精准医疗的哨站

比尔·盖茨曾具体的指出：“下一个能真正超过我的世界首富，一定来自基因领域。”这一预言很有可能成为现实。

今天，测序人类基因组的成本从十年前的数百万美元急剧下降到大约一千美元，低廉的成本支持研究部门进行大规模测序计划，并将其用于临床研究。基因组测序的急剧扩展对数据存储和计算能力提出了极大的考验，储存每个基因组需要约60Gb的储存空间，通常需要大约1000个CPU时间来处理。

Microsoft Azure可以满足这种需求，为基因存储提供可靠、安全的全球云储存服务。Microsoft Azure上的Microsoft Genomics服务提供了一种易于使用的Web服务，用于分析比较用户的基因组，这一服务比传统手段快数千倍。该服务遵循麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所确定的一致性和准确性准则。Microsoft Genomics服务迅速、简单、准确的特性可以使其广泛应用于癌症、罕见疾病、大健康和精准医疗领域。

3、AI驱动的智能聊天机器人

Health Bot旨在帮助医疗健康合作伙伴轻松提供智能且合规的医疗虚拟助理和聊天服务。例如，保险公司可以安置机器人，使客户能够轻松查询索赔状态并提出相应的问题；医院可以配备机器人，用症状检查器对患者病况进行分类，对患者的问题进行解答，并协助帮助患者查找距离最近的医生。

4、Project InnerEye

InnerEye项目开发特定的机器学习，用于自动描绘肿瘤以及3D放射影像，其合作方包括泰锐影像和Intuitive Surgical，具体功能包括：

1.提取用于定量放射学的靶向基因组测量；

2.快速放射计划；

3.精准手术计划及导航。

InnerEye项目建立在多年的计算机视觉和机器学习研究之上。它采用诸如Deep Decision Forests（已在Kinect和Hololens中使用）以及卷积神经网络（如CNTK中可用）的算法进行医学图像的自动分析。

该技术旨在为医生提供帮助。机器学习的结果可以由临床医生轻易地完善和调整，直到临床医生认为该运算结果是有效的。整个过程中，医生始终保持对结果的完全控制。

微软在HIMSS18会议上发布了什么？

除了Healthcare NExT主要的四大板块外，微软还在HIMSS2018会议上分享了相关的辅助项目，以协助Healthcare NExT健康发展。

这些项目包括：

1.AI Network for Healthcare：微软“AI+医疗”网络扩建项目，在心脏学领域建立以人工智能为核心的网络，此项目与印度最大的医疗系统之一阿波罗医院合作。

2. Project Empower MD：与UPMC的研究合作项目EmpowerMD，它可以创建一个系统，以AI为动力，倾听和学习医生的说法和做法，从而减轻医生记笔记的负担。

3. Microsoft 365 Huddle Solution Templates：发布可扩展的全新开发者模板，以帮助健康团队可以从最先进的协作工作中受益。

4. Microsoft Azure Security and Compliance Blueprint：通过提供端到端应用程序开发基础，帮助医疗机构以更简单、合规、安全和行业标准兼容的方式将数据迁移到云端。

5. Microsoft 365 Huddle Solution：办公软件新模版，帮助健康和医疗工作者更好地使用 Microsoft Teams 服务。

以上项目就像微软医疗建筑群的地基，确保Healthcare NExT的各个项目能够保证良好的网络支持，高效的数据传输，合理的互操作性，灵活的可扩展性。

微软在医疗领域的投资思维

除了上述NExT系列项目及在3月HIMSS18会议上新提出的项目，微软风投也投资了一系列医疗项目，或有机会将这些项目纳入微软自身的布局。

微软风投包括三个部分——创业社区、孵化器和客户支持。创业社区吸收了微软2008年启动的BizSpark项目，可以为创业团队提供免费或低价的微软软件和其他服务，同时也可以方便创业者进行交流，寻找合作伙伴，提供技术支持平台；而微软的孵化器则在包括美国、中国、以色列等世界多个国家都设有办事处，可以为创业者提供为期3-6个月的创业孵化；客户支持服务则利用微软在全球广阔的客户资源，为初创企业提供必要的客户渠道，帮助他们建立自己的客户群，扩展自己的品牌。

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微软中国创业孵化园入选的医疗类企业

从Microsoft Venture及Microsoft Accelerator的投资情况看，在2016年前（第七期前），微软没有全面的布局，投资方式无明显规律可循。其团队曾投资Inthera Bioscience、Telesofia Medical等这样的天使轮项目，但在2016年之后，微软的意图开始变得明显。从图表中我们可以看到，几家获得融资的企业均是D轮以后，已经在医疗领域扎根的企业或项目，且投资方向集中在人工智能、慢病治疗（癌症）、基因等高科技领域。这与微软自身的属性非常契合，且能与微软的云服务Microsoft Azure进行深度结合。

微软仅在2016年前曾投过多家从事医疗信息化的企业，在那之后，微软再也没有向此类企业伸出橄榄枝。这也在情理之中，初创企业的数据、研发能力均有限，微软作为一家商界巨擘，本就拥有自己的信息化产品，若在此基础上进行开放，速度更快且更高效，因此没有必要再去为小企业送福利。

可穿戴设备方面，微软曾与Graphnet Health合作推出过腕表Microsoft Band系列，但这一类产品销量惨淡，评价也不尽人意。

Emma Watch是一种可穿戴式设备，最初是为了帮助特定的帕金森患者艾玛·劳顿，缓解震颤带来的不便。虽然这个项目只处于研究阶段，但微软研究小组正在进一步测试该产品对其他帕金森患者是否有效，并探索其他非侵入性可穿戴设备的可行性。

其他研究阶段的可穿戴设备还包括FReAD，这是一款以视障人士为服务群体的产品，在用户日常物体的触觉操作过程中为其提供音频辅助。

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在可穿戴设备这一领域，微软并不是第一位失手的巨头，Intel、Google比微软跨得更远，也摔得更重。在互操作性和用户体验方面，可穿戴设备本身有一定的局限性，比如大部分用户不情愿佩戴诸多设备。要培养出这样的用户习惯，各大企业还有很长的路要走。

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微软2015年来医疗行业投资情况

微软领投DNAnexus展示了它的野心。DNAnexus是一家成立于2009年的公司，为用户提供DNA数据储存、共享、分析、管理等服务，具有独角兽的潜质，于2018年1月获得了5800万E轮融资。投资DNAnexus项目为Microsoft Genomics发展铺平了道路，微软有了自己控制的基因云平台，可以更精准的切入PM领域，同时加快AI在PM方向的机器学习过程。

微软整个布局以云储存为核心，AI为主要应用手段，通过可穿戴设备及其他外源数据库获得数据（如DNAnexus、Validic）直击精准医疗领域。

早在2016开始微软就提出要开发人工智能治疗癌症，而现阶段微软的布局也凸显了它的决心，从平台到数据再到技术，微软已经做足了准备。(生物谷Bioon.com）

2018年5月28日讯 / 生物谷BIOON /——来自新加坡国立大学癌症科学研究所（CSI Singapore）的研究人员发现RUNX3（许多肿瘤中缺失的一个抑癌基因）是癌细胞中对抗氧化应激的障碍，结果就是不表达这个基因的癌细胞对氧化应激更敏感，导致细胞基因改变以及发展出癌症特性。

图片来源：Cancer Research

这项研究于近日发表在《Cancer Research》上，由CSI Singapore的Yoshikai Ito教授以及他课题组的Vaidehi Krishnan博士领导。

他们在肺癌细胞上完成的实验中发现细胞外的氧化应激无法使没有RUNX3的癌细胞终止进展，他们发现这可能和TGF beta有关。TGF beta是癌细胞分泌的一种蛋白质，可以在肿瘤组织中循环以发挥其作用。尽管已经知道TGF beta可以和RUNX3相互作用，但是它在细胞中的作用非常多，它如何调节细胞功能很大程度上依赖于周围的环境以及与它相互作用的分子。通过进一步实验，研究人员发现TGF beta在RUNX3缺失的情况下可以通过氧化能力诱导细胞发生DNA损伤，从而引起细胞癌变。

此外，研究人员还发现一个叫做HMOX1的中间蛋白介导了这个相互作用。HMOX1是一个抗氧化基因，可以调节细胞内的氧化水平。研究人员发现缺失RUNX3的细胞也很可能缺失HMOX1，这就彻底清除了TGF beta造成损伤的障碍。

早期关于癌细胞中RUNX3角色的研究主要揭示了RUNX3抑制癌症发展及进展的胞内信号通路，而这项最新研究则从另一方面探索了RUNX3如何在肿瘤细胞内外影响肿瘤发展和进展。这项研究意外发现对细胞DNA的损伤不仅由胞内信号控制，也受胞外的信号影响。

展望未来，研究团队希望使用药物恢复RUNX3的功能，并在一系列肺癌细胞系中检测HMOX1抑制剂。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Yoshiaki Ito et al.TGFβ Promotes Genomic Instability after Loss of RUNX3.Cancer Research.DOI: 10.1158/0008-5472

2018年6月24日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，一项突破性的新技术使得科学家们一次能够成像观察单个细胞内的10421个基因。这项研究是在美国加州理工学院神经科学研究所生物学研究教授Long Cai的实验室中完成的。相关研究结果于2018年6月7日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Dynamics and Spatial Genomics of the Nascent Transcriptome by Intron seqFISH”。

这种被称为内含子seqFISH（sequential fluorescence in situ hybridization, 连续荧光原位杂交）的新技术是在能够一次识别上百个细胞的基因组中发生什么上取得的一项重大进展。在此之前，人们仅能够利用显微镜一次对细胞中的4到5个基因进行成像观察。这项研究建立在Cai实验室取得的早前进展的基础之上，包括2014年的seqFISH早期版本和2017年在显微镜下对1万多个基因进行分析的研究。如今，将seqFISH的规模扩大到基因组水平使得能够对单个细胞内的10000多个基因—大约占哺乳动物基因总数的一半—进行成像观察。

为了将基因中的遗传指令转化为具有实际功能的蛋白，一种被称作转录的过程首先必须发生。这个过程经常以脉冲或“突发”的形式发生。首先，基因经转录后产生信使RNA前体（pre-mRNA）。pre-mRNA随后经剪接后产生成熟的信使RNA（mRNA）。在这种剪接过程中，某些被称为内含子的区域从pre-mRNA中切除。

Cai团队选择着重关注对内含子进行标记，这是因为它们是在转录过程的早期产生的，这有助了解细胞在基因表达的精确时刻在做什么。

利用这种新开发的内含子seqFISH技术，每个内含子都标记上一种独特的荧光条形码，这就是使得能够利用显微镜进行观察。对内含子进行观察揭示出哪些基因当前在单个细胞中表达，它们的表达强度和它们所在的位置。这样一次就能够对10421个内含子—因而对10421个基因—进行成像观察。

之前开发条形码技术的研究工作主要集中在对mRNA本身进行标记，从而测量在mRNA产生后的几个小时内基因表达如何发生变化。研究内含子使得这些研究人员首次研究所谓的新生转录组（nascent transcriptome）—新合成基因的表达。这导致他们发现相比于细胞发生分裂和进行自我复制所需的时间（大约12～24个小时），基因转录在“非常短”的时间范围内（仅大约两个小时）在许多基因上发生全局性地波动。这意味着在两个小时的时间内，细胞内的许多基因将会突然地开启和关闭。

之前没有观察到这种波动现象有几个原因。首先，鉴于这两个小时内的波动在不同细胞之间并不同步，因此这些波动在需要很多细胞的方法中被平均掉。其次，这种seqFISH方法的高度准确性允许这些研究人员能够确定他们观察到的是真实的生物波动，而不是技术噪音。最后，当测量的对象是mRNA而不是内含子时，这两个小时内的波动被掩盖掉了，这是因为mRNA分子在哺乳动物细胞中具有较长的寿命（3～4个小时）。

此外，鉴于内含子停留在基因所在的物理位置上，因此对内含子进行荧光成像观察允许人们能够可视化观察基因在染色体中的位置。在这项研究中，Cai团队吃惊地发现大多数有活性的蛋白编码基因位于染色体表面上，而不是埋藏在它的内部。

Cai说，“这种技术能够应用于任何组织。除了让我们观察相同细胞中的染色体结构之外，内含子seqFISH能够有助于识别细胞类型，以及细胞要做什么。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Sheel Shah6, Yodai Takei6, Wen Zhou et al. Dynamics and Spatial Genomics of the Nascent Transcriptome by Intron seqFISH. Cell, Published online: June 7, 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.05.035