Whitehead研究所的研究人員開發(fā)出了一種方法，監(jiān)測單個細(xì)胞中隨著時間推移發(fā)生的DNA甲基化改變。這一突破性的研究成果發(fā)布在頂級科學(xué)期刊《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

DNA甲基化對正確控制基因表達(dá)及細(xì)胞身份——使得細(xì)胞具有相同遺傳物質(zhì)的細(xì)胞變?yōu)樯窠?jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞或皮膚細(xì)胞，起至關(guān)重要的作用。包括癌癥在內(nèi)的某些疾病與DNA甲基化模式發(fā)生改變有關(guān)聯(lián)，能夠記錄下這些改變可以幫助開發(fā)出一些新療法。

Whitehead研究所創(chuàng)始成員、麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授Rudolf Jaenisch說：“甲基化在發(fā)育、疾病和癌癥中起關(guān)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(xì)的方式來探討發(fā)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(xì)胞依賴于相同的一組基因作為指令來生成蛋白質(zhì)。肌肉細(xì)胞和腦細(xì)胞之間的的差異歸因于基因表達(dá)的差異；換句話說，就是哪些基因被開啟和關(guān)閉。DNA甲基化是控制基因表達(dá)的一種表觀遺傳機制。在大多數(shù)情況下，甲基化的基因被關(guān)閉，而非甲基化基因則活化。

到目前為止，科學(xué)家們只能通過獲取少數(shù)細(xì)胞的“快照”在細(xì)胞群中研究甲基化——這一過程會破壞研究的每個細(xì)胞。由于體內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞群都是異質(zhì)性的，并且甲基化可隨時間發(fā)生改變，現(xiàn)有方法只能有限地認(rèn)識這一基礎(chǔ)生物學(xué)控制。

Jaenisch實驗室的博士后Yonatan Stelzer對構(gòu)建出一種系統(tǒng)在單細(xì)胞水平上動態(tài)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(qū)域是否發(fā)生了甲基化。當(dāng)靶區(qū)域未甲基化時，這一報告基因也未甲基化，這使得能夠表達(dá)出報告基因編碼的閃光蛋白。這一蛋白會照亮細(xì)胞。當(dāng)靶區(qū)域甲基化時，報告基因也會甲基化，閃光蛋白就不會表達(dá)，因此細(xì)胞不會發(fā)光。隨著靶區(qū)域甲基化發(fā)生改變，報告基因也會發(fā)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(xiàn)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(xì)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(guān)的超甲基化。

使用這種方法，科學(xué)家們應(yīng)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(lǐng)域。你可以利用它來解答有關(guān)完全未知的甲基化的所有問題，包括在細(xì)胞中甲基化是如何調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)模式的。這真是令人興奮。”