Cell發布革命性DNA甲基化分析技術
日期：2015-09-25 08:53:48
Whitehead研究所的研究人員開發出了一種方法，監測單個細胞中隨著時間推移發生的DNA甲基化改變。這一突破性的研究成果發布在頂級科學期刊《細胞》（Cell）雜志上。
DNA甲基化對正確控制基因表達及細胞身份——使得細胞具有相同遺傳物質的細胞變為神經細胞、肌肉細胞或皮膚細胞，起至關重要的作用。包括癌癥在內的某些疾病與DNA甲基化模式發生改變有關聯，能夠記錄下這些改變可以幫助開發出一些新療法。
Whitehead研究所創始成員、麻省理工學院生物學教授Rudolf Jaenisch說：“甲基化在發育、疾病和癌癥中起關鍵作用。這一報告基因是一個非常重要的工具。我們相信它將使得我們能夠以極其詳細的方式來探討發育過程中印記（imprinting）一類的問題，篩查在癌癥等疾病中沉默的基因的激活情況。這一方法將讓我們能夠知道哪些藥物將或激活指定的基因。”
單個細胞依賴于相同的一組基因作為指令來生成蛋白質。肌肉細胞和腦細胞之間的的差異歸因于基因表達的差異；換句話說，就是哪些基因被開啟和關閉。DNA甲基化是控制基因表達的一種表觀遺傳機制。在大多數情況下，甲基化的基因被關閉，而非甲基化基因則活化。
到目前為止，科學家們只能通過獲取少數細胞的“快照”在細胞群中研究甲基化——這一過程會破壞研究的每個細胞。由于體內大多數細胞群都是異質性的，并且甲基化可隨時間發生改變，現有方法只能有限地認識這一基礎生物學控制。
Jaenisch實驗室的博士后Yonatan Stelzer對構建出一種系統在單細胞水平上動態顯像甲基化感興趣。與研究生Chikdu Shivalila合作，Stelzer合成出了一種DNA甲基化報告基因來反映附近區域是否發生了甲基化。當靶區域未甲基化時，這一報告基因也未甲基化，這使得能夠表達出報告基因編碼的閃光蛋白。這一蛋白會照亮細胞。當靶區域甲基化時，報告基因也會甲基化，閃光蛋白就不會表達，因此細胞不會發光。隨著靶區域甲基化發生改變，報告基因也會發生改變。
Stelzer說：“制藥公司一直對操控疾病中的甲基化感興趣。現在我們獲得了一種甲基化報告基因，他們可以篩查能改變細胞表型的小分子或基因。例如，他們可以找到一種藥物改變與某一特定癌癥相關的超甲基化。
使用這種方法，科學家們應該可以更多地了解甲基化本身。
Shivalila說：“這開辟了一個全新的研究領域。你可以利用它來解答有關完全未知的甲基化的所有問題，包括在細胞中甲基化是如何調控基因轉錄和表達模式的。這真是令人興奮。”
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