可视化细胞和组织中的DNA标签

复杂的生物是由单个细胞集合在一起工作构成的。了解这些细胞群是如何相互交流并随着时间的推移而增长的，这对于在出现问题时修复这些系统至关重要——例如，在癌症的情况下，当细胞开始不受控制地增殖并产生肿瘤时。

为了实现这一目标，科学家们设计了许多工具来追踪细胞的历史，包括它们在各种生物系统中的谱系关系。这些技术的早期版本是将DNA片段导入细胞中，作为分子“身份证”，唯一地识别一个细胞及其所有后代。随着基因组编辑技术的出现，如CRISPR/Cas9等更复杂的技术成为可能，它允许研究人员对细胞进行编程，使其DNA条形码发生突变，以标记细胞生命中的特定事件，跟踪特定基因的表达，或反映细胞之间的谱系关系。

以前的技术大多使用DNA测序来检测条形码。在这些方法中，首先必须对组织样本进行分解，然后从单个细胞中提取DNA并进行测序。亚慱电竞加州理工学院的研究人员现在开发了一种保持组织完整的新技术。它采用成像技术的组织样本中读出许多细胞的历史，同时细胞保持在原来的位置，从而保持组织的空间组织。这是特别有用的细胞时的位置揭示了有关它们的功能的信息，如在中枢神经系统和在实体瘤中。

这项研究是与实验室合作迈克尔·埃洛威茨，生物学教授和生物工程，霍华德休斯医学研究所的研究员，并为生物工程执行官;蔡龙，生物学与生物工程学院教授;和卡洛斯·洛伊斯，生物学的研究教授。这项工作是为阿伦探索中心的一部分执行的细胞谱系跟踪，也可以通过美国国立卫生研究院的支持。描述研究的论文出现在杂志自然生物技术11月18日。

“任何细胞的行为取决于它是一个组织内，并在自己的个人历史，” Elowitz说。“这项技术可以帮助我们重建历史，通过使用基因组作为一个存储系统中，细胞记录下自己的分子历史的格式，我们可以可视化和解释。这项工作将允许研究人员更好地了解发生在各种事件亚博棋牌亚洲官网 developmental processes. The work was a fruitful collaboration with the laboratories of Carlos Lois and Long Cai, who are experts and pioneers in neural development and biological imaging."

“要了解生物系统，它通常是不够的去分析它是由细胞中分离。细胞的空间组织，它们之间的相互作用，以及它们的形态往往是组织，需要的正常功能至关重要 considered in the study of disease," says Amjad Askary, postdoctoral scholar and the first author on the paper.“使用这种方法，我们可以看一下细胞在它们天然情况下，并宣读了关于他们过去的历史以及他们的当前状态信息。”

该方法的关键创新是在本地直接在细胞内扩增条码，在实验的终点，使用由称为RNA聚合酶细菌病毒产生的酶。由于这种放大的，短条形码，否则将很难检测可被转化成可容易且准确地显现明亮的“点”。此外，扩增方法是敏感足以不仅检测条形码，而且，以从那个在仅在其DNA序列中的单个位置不同非常相似的条形码进行区分。

更重要的是，在这种技术中，条码是“沉默”，直到科学家们选择读出来，这意味着他们将不会与细胞干扰正常功能及其检测将不会被细胞依赖于表达自己的分子机制。这项工作现在应该让研究人员能够在不同的环境中独特的标签细胞，从而在正常发育和疾病的背景细胞的关系更直接的看法。

此外，与在基因组中，或DNA的编辑控制突变进步的同时，工作将允许研究人员使用条形码作为存储器的存储系统，基因条形码内单元编程到积极记录信息。因此，这项工作将推进一种新的模式，一种读出，不仅每个电池的现状分析生物系统，而且它的历史，通过成像。

描述研究提供了本文的标题“原位DNA条形码和通过体外转录促进单碱基编辑的读出”。除了Askary，Elowitz，蔡，和Lois，共同作者包括博士后学者路易斯·桑切斯，瓜尔达多，研究科学家詹姆斯·林顿，研究生邓肯Chadly，高级博士后学者马克·布德。蔡和Lois是附属教职工与天桥和克丽丝陈神经科学研究所加州理工学院亚慱电竞。