运用新技术生成的图像展示了经细菌毒素处理的整只小鼠横截面。图片来源：MARGARETTE CLEVENGER

本报讯 心脏药物会对其他器官产生什么影响？特定基因突变会对身体哪些部位起作用？在实验室中，研究人员通常逐个用小鼠的器官来解答这些问题。如今，一种更好的方法可一次性测量动物切片的基因表达情况。

这项3月27日发表于《细胞》的研究，将一台可把冷冻小鼠切成薄片的机器与分子技术相结合，从而检测每张切片中数千种基因的活性。团队表示，该方法能为研究药物和疾病对全身的影响提供独特见解，有望催生更好的疗法。

“这是一项技术上的重大突破。”美国波士顿儿童医院的Jeffrey Moffitt说，尽管该方法是在现有技术基础上拓展的，而非新发明的技术，但规模却是空前的。“该领域长久以来的愿景，如今得到了实践验证。”

过去10年间，研究人员开发出多种方法，用于检测多个基因在器官或组织特定位置的表达水平。其中一种基于测序的空间转录组学技术，是在载玻片上布置微小点位，后者含有被称为探针的核酸片段，而每个探针都根据其在载玻片上的位置带有特定的分子标签。将一张理想状态下只有一个细胞厚的生物组织切片放在载玻片上，从组织中的活性基因转录的蛋白质编码RNA分子会与下方的探针相结合，相当于为每个转录本打上了位置信息。研究人员提取这些转录本并放入测序仪后，就能通过这些位置信息来追溯每个转录本的来源，从而确定每个位置的基因表达情况。

为将空间转录组学技术应用于整个实验室小鼠，美国芝加哥大学的Nicolas Chevrier团队使用一种名为冷冻切片机的专用切割设备，对完整的6周大的冷冻小鼠进行了切片。团队还对这项技术进行优化，使其更适合处理更大规模的样本，并开发了计算工具来帮助分析数据。

Chevrier介绍，对于每张2厘米×6厘米的小鼠全身横截面切片，研究团队会利用约60万个检测点位来覆盖约500万个细胞。“一张切片就包含着海量信息。”

研究团队通过实验验证了该方法的应用潜力。他们给小鼠注射了可引发炎症的细菌毒素，从而检测全身基因表达的变化。结果发现，接受毒素处理的小鼠37个组织亚区和16类器官中的5000多个基因的活性有所增强或减弱。

美国耶鲁大学的范荣（音）表示，这些结果极具说服力。他们“精准展现了这一平台的独特优势——在单一实验中捕捉了多个器官和细胞类型之间协同产生的全身反应”。

Chevrier称，该方法能揭示不同器官对某种药物的反应，从而助力研发新疗法。“当注射一种靶向肝脏的药物时，它或许会在其他部位产生此前未检测到的效果。如今，我们可以观测全身发生的变化。”同样的方法也可用于研究任何疾病或基因突变，帮助科研人员探明特定病症的成因及可能的疗法。

欧洲分子生物学实验室的Detlev Arendt评价该方法“十分巧妙”，能基于RNA数据识别特定细胞类型。若将其拓展到不同物种，从而对比基因活性，则有助于人们研究组织与器官的进化过程。

与其他基于测序的方法一样，该方法无法在单细胞层面确定基因表达，因为每个点位一次会捕获几个细胞的RNA 。Moffitt补充道，并非所有RNA都能被这些点位捕获，意味着可能会错过一些罕见的转录本，这会低估与特定疗法相关的基因表达变化。

但Moffitt表示，该方法的应用前景令人振奋。“未来会有越来越多这样规模的研究成果问世，并催生大量生物学发现。”（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.03.006