一种心脏药物会对其他器官产生何种影响？某个特定基因突变会作用于身体的哪些部位？在实验室中，研究人员通常以小鼠为研究对象，逐一分析单个器官来解答这些问题。如今，一种更优的方法可一次性测量动物全身切片的基因表达情况。

这项3月27日发表于《细胞》的新研究，将一台能将小鼠冷冻躯体切成超薄切片的专用设备，与分子技术相结合，可检测每个切片内特定位置上数千种基因的活性。研究团队表示，该方法能为药物和疾病在全身范围内的影响提供独特见解，未来为人类带来更好的治疗方法。

运用新技术生成的图像，展示了经细菌毒素处理的小鼠全身横截面，不同颜色代表不同细胞类型。图片来源：MARGARETTE CLEVENGER

“这是一项技术上的重大突破。”未参与此次研究的美国波士顿儿童医院的微生物学家Jeffrey Moffitt说。尽管该方法是在现有技术基础上进行的拓展，而非完全创新，但他补充说，其规模却是前所未有的。“该领域长久以来的愿景，如今得到了极为出色的实践验证。”

过去10年间，研究人员已开发出多种方法，用于检测器官或组织内特定位置多个基因的表达水平。其中一种基于测序的空间转录组学技术，是在载玻片上布满微小点位，点位上附着名为探针的核酸片段，每个探针会根据其在载玻片上的位置携带特定分子标签。将一片理想状态下仅单个细胞厚度的生物组织切片放置在载玻片上，组织内活跃基因转录出的蛋白质编码RNA分子，会与下方的探针结合，相当于为每个转录本打上了位置标记。研究人员提取这些转录本并送入测序仪后，就能通过位置标记追溯其来源，进而确定各个位置的基因表达情况。

为将该技术应用于完整实验小鼠，芝加哥大学的生物学家Nicolas Chevrier及其团队使用了一种名为冷冻大切片机的专用切割设备，对6周龄小鼠的完整冷冻躯体进行切片。团队还对现有空间转录组学技术进行优化，使其更适合处理更大规模的样本，并开发了计算工具来协助分析数据。

Chevrier介绍，对于每片2厘米×6厘米的小鼠全身横截面切片，研究团队会利用约60万个检测点位覆盖约500万个细胞。“单张切片就包含海量信息。”

研究团队通过实验验证了该技术的应用潜力。他们给小鼠注射可引发炎症的细菌毒素，检测其全身基因表达的变化。结果发现，在接受毒素治疗的小鼠体内，37个组织亚区和16类器官中，超5000个基因的活性要么增强，要么减弱。

美国耶鲁大学的生物医学工程师荣帆（音）表示，这些结果极具说服力，“精准展现了这一平台的独特优势——单次实验即可捕捉多个器官、多种细胞类型协同产生的全身应答反应”。

Chevrier称，该方法能揭示不同器官对某种特定药物的反应，从而助力研发新型疗法。“当注射一种本应靶向肝脏的药物时，它或许会在其他部位产生此前未被检测到的作用。如今，我们可以观测全身的变化。” 同理，该技术也可用于研究各类疾病或基因突变，帮助科研人员探明特定病症的发病机制。

欧洲分子生物学实验室的进化生物学家、动物学家Detlev Arendt评价该方法“十分巧妙”。他指出，该技术能基于RNA数据有效识别特定细胞类型；若将其拓展应用于不同物种、对比基因活性差异，还能助力其团队研究组织与器官的进化过程。

与其他基于测序的方法一样，该新方法也无法在单细胞水平上确定基因表达情况，因为每个点位一次只能捕获来自少数几个细胞的RNA 。

Moffitt补充道，并非所有RNA都能被检测点位捕获，这意味着该技术可能遗漏部分稀有转录本，进而低估特定治疗相关的基因表达变化。

但Moffitt仍表示，该技术的应用前景令人振奋。“未来会有越来越多同规模的研究成果问世，也将由此催生大量生物学新发现。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.03.006