这项研究的结果提供了有关基因如何开启和关闭以及在组织和器官的不同区域表达的关键信息，该研究结果于 3 月 15 日发表在《自然》杂志上。这项工作是耶鲁大学和卡罗林斯卡学院的研究人员合作完成的。 

该研究的一个关键部分是研究人员能够同时在空间上绘制我们基因构成的两个关键组成部分，即表观基因组和转录组。表观基因组控制着打开和关闭基因的转换机制；转录组是这些基因表达的结果，也是细胞的定义——例如，为什么大脑中的细胞与皮肤中的细胞不同。  

研究人员之前曾致力于空间技术，首先绘制转录组图，然后绘制表观基因组图。表观基因组可以被认为是一个保险丝盒。你可以拨动开关，但如果你看不到灯是否亮着，你的信息就会受到限制。然而，通过对表观基因组和转录组进行空间映射，研究人员开发了一种技术，可以在同一组织切片中检测输入（打开或关闭基因）和输出（基因表达）。这项新技术为组织中精确位置的基因调控带来了前所未有的见解。 

“现在我们可以了解控制基因表达的机制，你还可以绘制出在特定位置表达的基因，”资深作者、耶鲁大学哈罗德霍奇金森生物医学工程教授 Rong Fan 说。“这样一来，我们就可以将它们联系在一起，并在基因组规模上查明所有可能的机制——哪些控制哪些，以及它们是否真的受到控制。” 

对于这项研究，研究人员采用了他们之前开发的 DNA 条形码技术来绘制表观基因组图。他们还应用了他们开发的另一种技术“DBiT-seq”来绘制转录组图。这些技术的结合使研究人员能够在完整的组织切片内获得极其精确的分钟级信息。 

不过，使用这两种技术同时绘制表观基因组和转录组图需要做一些工作。Fan 称赞他的博士后助理 Di Zhang（该论文的主要作者）和前博士后助理、现任 UPenn 助理教授的 Yanxiang Deng“对化学进行了相当多的调整，使这两种截然不同的空间分析兼容。”

他们将这些技术应用于胚胎和幼鼠大脑，以及成人大脑海马体。  

能够在同一个细胞和同一个组织中绘制表观基因组和转录组，一直是表观遗传学领域的“圣杯之一”，该领域研究基因是如何表达的。

瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院神经胶质细胞生物学教授 Gonçalo Castelo-Branco 说：“现在我们可以将两者结合起来，我们可以看到基因开启和关闭的机制以及结果。” . “这让我们得到了一些意想不到的观察结果，让我们进一步了解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。” 

这项工作可以让研究人员更深入地了解药物治疗的潜在基因靶点，并有助于推进个性化医疗领域。  

“在未来，有了这项技术，我们将能够真正了解每一位患者的促癌基因和抑癌基因是如何受到表观遗传机制调控的，”范说。“整个表观遗传疗法领域才刚刚兴起，但我认为我们的技术有可能促进表观遗传药物的发现。”

Fan 和 Castelo-Branco 强调了研究中的团队合作。其他合作者包括耶鲁大学病理学Yuval Kluger教授、哥伦比亚大学Kam Leong教授、哥伦比亚大学医学院John Mann教授和Maura Boldrini教授、伊坎医学院Sai Ma教授课题组成员在西奈山，普林斯顿大学的 Benjamin Raphael 教授和加州大学圣克鲁兹分校的 Maximillian Haeussler 教授。  

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。