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研究人員成功地從單個腦細胞細胞核中分離出全部的信使RNA并對其進行了測序。這項發(fā)表在《美國科學院院刊》（PNAS）上的新研究，將幫助研究人員更好地了解一些器官在健康和疾病狀態(tài)下的功能機制，為開發(fā)出個體化治療提供了又一塊跳板。  
動物和植物中的大多數(shù)細胞都包含有一個細胞核，里面儲存著細胞的DNA。由于DNA從不離開細胞核，必須首先將儲存在這一遺傳物質(zhì)中的信息拷貝出來，它才能發(fā)揮蛋白質(zhì)合成藍圖作用，即將DNA密碼序列轉(zhuǎn)錄為所謂的“信使"RNA鏈。人們將任何特定時間內(nèi)全部的信使RNA稱作為轉(zhuǎn)錄組（transcriptome）；細胞核中的全部DNA成為基因組。
轉(zhuǎn)錄組可以告訴研究人員在任何特定的時間哪些基因正在積極地轉(zhuǎn)錄，由此表明細胞的特性和狀態(tài)。 
由亞利桑那大學BIO5研究所植物科學教授David Galbraith，以及J. Craig Venter研究所教授Roger Lasken領(lǐng)導的一個研究人員小組，成功地從一個大鼠腦細胞單細胞核中分離出轉(zhuǎn)錄組，并破譯了編碼在其中的遺傳信息。
通過分析單個細胞轉(zhuǎn)錄組，研究人員希望更好地了解將正常細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎倪^程。直到近期對單個細胞進行分析才成為可能；以往，科學家們只能將許多細胞的模式進行平均，隱藏了一些發(fā)生在單個細胞中的潛在重要變異。 
Galbraith 說：“我們身體中的器官和組織是由許多不同的細胞構(gòu)成，為了了解器官的功能機制，我們必須弄清楚單個細胞的功能機制，理清每個細胞的貢獻。進而，我們需要了解在這些單個細胞中存在多少變異。"
以往的研究表明了，可以對來自單個細胞轉(zhuǎn)錄組中編碼的遺傳信息進行測序，但Galbraith研究小組想知道只用細胞核是否可能完成同樣的工作。 
為了測試他們的方法，Galbraith和同事們從一個小鼠腦細胞的細胞核中分離出了信使RNA，擴增拷貝數(shù)，采用高通量新一代測序譯碼了遺傳信息，然后將之與已知小鼠基因組DNA序列進行對照。
Galbraith說，將這種方法應(yīng)用于單個細胞核和單個細胞，取得了幾乎相同的覆蓋度。 
“細胞核RNA和細胞RNA之間高度相關(guān)，我們沒有找到多少在細胞核和細胞質(zhì)之間存在差異的轉(zhuǎn)錄本。這告訴我們我們可以分析細胞核，且獲得的信息與細胞相關(guān)。
出于多個原因，科學家們對于在單細胞水平上研究基因活性這一想法感到非常的興奮。例如，在單細胞水平上獲得更大的分辨率，有可能使得他們能夠基于癌細胞的基因活性改變，早在癌細胞增殖、臨床上顯示腫瘤之前識別出它們，為癌癥診斷帶來希望。  
同樣，比較不同個體單個細胞內(nèi)的基礎(chǔ)基因活性水平差異程度，有可能幫助醫(yī)生鑒別出對某些癌癥類型易感性增高的個體。
“在我們做到這一點之前，根據(jù)基因活性了解組織中正常細胞彼此之間的差異，分析單個細胞的轉(zhuǎn)錄組將使我們能夠能夠這樣做。" 
Galbraith說：“或是，當醫(yī)生切除一個可疑病灶，對來自這一病灶的單個細胞進行分析時，他們能夠構(gòu)建出組織中發(fā)生事件的圖片。不同于其他細胞的一個細胞亞群有可能就是癌癥的早期指示標志。"
在這些情況下能夠分析來自細胞核而非來自細胞的轉(zhuǎn)錄具有幾個重要的優(yōu)勢。Galbraith說：“例如，腦細胞具有非常復雜的相互連接。如果我們嘗試分離單個細胞，我們必須打破這些連接，有可能會影響我們想要研究的基因活性模式。" 
此外，分離細胞通常要在室溫下用酶消化一個小時或更長的時間，導致細胞發(fā)生一些不可預知的改變，有可能改變基因活性。
諸如心肌等其他的一些組織非常的堅韌，不可能在不破壞細胞的情況下將它們彼此分離開。 
Galbraith說：“在這兩種情況下，以及大多數(shù)其他組織中，得到細胞核比較容易。你只要切碎樣品，取出細胞核。在冰上操作可以凍結(jié)基因表達過程，這當然能夠讓人更為確信沒有發(fā)生我們不知道的改變。"