Nature：新技术绘制出细胞读取基因组的位置和方式

一项新新的研究指出一种称为空间组学（spatial omics）的技术可以被用来同时绘制基因如何开启和关闭以及它们在组织和器官的不同区域如何表达。这种由美国耶鲁大学和瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员开发的改进技术可以揭示组织发育以及某些疾病和如何治疗它们。相关研究结果于2023年3月15日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Spatial epigenome–transcriptome co-profiling of mammalian tissues”。

人体中几乎所有的细胞都有相同的基因组，原则上可以成为任何种类的细胞。我们DNA中的基因的使用方式可以用来区分不同的细胞。近年来，空间组学让我们对细胞如何在组织中的精确位置读取基因组有了更深入的了解。如今，这些作者进一步改进了这项技术，以增加对组织如何发育和不同疾病如何产生的知识。

这项新研究的一个关键部分是这些作者能够同时对我们的遗传组成的两个关键部分---表观基因组和转录组---进行空间映射。表观基因组控制着每个细胞中基因开启和关闭的开关机制，而转录组是这些基因表达的结果，也是使每种细胞独一无二的原因。

能够同时检测输入和输出

表观基因组可以被认为是一个保险丝盒。你可以拨动开关，但如果你不能看到灯是否打开，你的信息是有限的。通过对表观基因组和转录组进行空间映射，这些作者开发了一种在同一组织切片中可以同时检测输入（开启或关闭基因）和输出（基因表达）的技术。这种新技术为了解一个组织中精确位置的基因调控带来了前所未有的新见解。

在这项新的研究中，这些作者改进并结合了他们之前开发的绘制表观基因组和转录组的技术，并将这些技术应用于小鼠大脑和人脑组织。

E13小鼠胚胎空间表观基因组-转录组共测序的设计和评估。图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05795-1。

论文共同通讯作者、卡罗林斯卡学院医学生物化学与生物物理学系教授Gonçalo Castelo-Branco说，“如今我们可以把这两者结合起来，我们既可以看到基因如何开启和关闭的机制，也可以看到由此带来的结果。这使我们得到了一些意想不到的观察结果，这使我们进一步了解到这些过程如何在不同的组织区域受到调节并导致不同的细胞命运。”

推动个性化医疗领域的发展

这项新的研究可以使得人们更接近于了解药物治疗的潜在基因靶标，并帮助推进个性化医疗领域的发展。

论文共同通讯作者、耶鲁大学教授Rong Fan说，“在未来，利用这种技术，我们将能够真正了解每一个病人的那些促癌基因和抑癌基因如何受到表观遗传机制所调控。表观遗传治疗领域刚刚兴起，但我认为我们的技术有可能增强表观遗传药物发现的能力。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Di Zhang et al. Spatial epigenome–transcriptome co-profiling of mammalian tissues. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05795-1.