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最近，麻省理工学院（MIT）的科学家们发明了一种新技术——名为单细胞新生RNA测序（scGRO-seq），可以帮助我们更好地理解基因转录的控制和协调过程。这项技术利用点击化学方法，能够在单个细胞中定量评估基因组范围内的初生转录，并揭示基因转录的协调性。这项技术的细节发表在一篇新的《Nature》论文中，题为“单细胞新生 RNA 测序揭示了协调的全局转录”。
以往的研究已经发现，增强子（enhancer）在转录过程中会产生增强子RNA（eRNA）。科学家们怀疑，当增强子与目标基因相互作用时，这种转录就会发生。通过测量eRNA的转录水平，我们可以确定增强子何时处于活跃状态，以及它们对哪些基因起作用。
然而，测量eRNA并不容易，因为它产量较小且缺乏聚A尾巴，这使得捕获和测序变得困难。为了解决这个问题，MIT的科学家们采用了点击化学技术。他们设计了一种带有“点击手柄”的核苷酸，并将其纳入eRNA链中。通过使用互补的点击手柄将这些eRNA链拉出来进行扩增和测序，科学家们能够从单个细胞中提取出约10%的eRNA，足以获得正在活跃转录的增强子和基因的信息。
△单细胞新生 RNA 测序的示意图和基准测试
为了验证这项技术的有效性，研究人员在超过2600个小鼠胚胎干细胞中进行了测试。他们能够根据RNA链的长度和聚合酶速度，估计特定区域何时进行转录，以及正在转录的基因和增强子。此外，他们还确认了一些已知的基因-增强子对，并生成了一个包含5万个可能对的列表。
这项技术的应用潜力巨大。例如，研究人员正在与波士顿儿童医院的科学家合作，研究与狼疮相关的免疫细胞突变。通过使用单细胞新生RNA测序技术，他们希望能够确定这些突变对哪些基因产生影响，以及在哪些细胞类型中增强子活跃。这将有助于我们更好地理解疾病的发生机制。
此外，该技术还有助于验证一个理论，即基因转录受到凝聚物的控制。科学家们认为，增强子与启动子之间的通信形成了一种凝聚物结构，而RNA是其中的一部分。通过研究增强子RNA的活跃性，我们可以更深入地了解这种凝聚物结构对基因转录的调控作用。
总之，单细胞新生RNA测序技术为我们提供了一种全新的视角，帮助我们深入了解基因转录的调控机制。这项技术的发展将为生物学和疾病研究提供重要的工具和基础，有望推动科学的进步和医学的发展。
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