旧日，最新一期《科学》杂志上报道了一篇值得关注的论文。加州理工学院的一支团队开收回了一套全新的超声成像琐屑。它能够在活体植物中，让科学家们亲眼看到基因的标明。只管这项技术手段目前还较为劈头劈脸，但可以构想，一旦进行冲弱，它将能给多种疾病的检测带来冲破。
究竟上，过去的科学家们早已垦荒出了许多检测基因正文的门径。其中最为有名的，可以就是绿色荧光卵白（GFP）系统了。这种琐细能够在显微镜下，让我们看清组织中哪些细胞有着特定的基因正文，甚至能让咱们在一个个细胞里看清响应蛋明的身分。为此，开收回这套系统的科学家们也在2008年分享了诺贝尔化学奖的殊荣。
但GFP琐细也有一个很大的畛域，那即是“光”。在养育皿中，光可以透过薄薄的几层细胞，激收回绿色荧光。但如果要把这套体系搬运到大型活体动物体内，就很容易行欠通——它们的器官与组织太厚了，光穿透不进去。
▲由于创造并开辟了GFP琐细，三名科学家斩获了2008年的诺贝尔化学奖（图片源头：诺奖官网截图）
那么有甚么方法能够在大型活体动物中及时窥察基因批注吗？科学家们的选择是“超声成像”。说到超声成像，大家都不会生疏。在查看心脏的时弊，或是检查胎儿的发育时，医生们都市用到这种颇为冲弱的技能。它的利益就是能穿透厚厚的器官与组织。
下一个题目，等于怎么样用超声波看到特定的细胞了。科学家们从一些水生微生物中得到了灵感：这些微生物可在体内构成一类非凡的卵白组织，它们就像是气球一样，两端充斥了氛围。对水生微生物而言，这种卵白组织能给它们供应浮力。而在科学家的眼中，由于机关中的空气与细胞中的水份在素质上具有一模一样，这种卵白构造足以提供超声成像所需的区别率。
接下来，他们尚有一个手艺难题须要筹画——怎么把这些中空的卵白布局弄到哺乳动物细胞里头去。这可不是一个容易的问题。注解这些卵白组织的微生物都属于原核生物，而哺乳动物属于真核生物，两者的基因调控方式极为不一样。而且，这种卵白机关重要很多条不合基因的参加，把这些基因同时挪到哺乳动物细胞里，异样不简单。
在合成生物学手艺的帮手下，研究团队终于把所需的多条基因转入了哺乳植物细胞系，并让它们固执诠释。功夫不负有意人。经由考试，这些细胞也终于能够造成近似的中空蛋白布局。
▲合成生物学的突破，终于让哺乳动物细胞也能合成这种中空的蛋白结构（图片本源：参考原料[1]）
然后，等于检修这些机关可否真的协助超声成像了。研讨职员们做了一组比照：在一一小部分癌细胞中，他们引入了这种中空卵白布局；在另外一部门癌细胞中，他们使用的照常传统的荧光蛋白。随后，这些癌细胞被别离注射到小鼠的左右双侧，诱惑生成肿瘤。
在几天的威胁诠释后，研究人员们清晰地看到了两种零碎之间的区别。限于组织的穿透性，在“荧光卵白”组，我们只能看到“一坨”荧光，看不清太多细节。而在“中空卵白构造”组，超声成像明晰地看到，只需肿瘤最外貌一层有着报导基因（reporter gene）的正文。后续的组织学检测，也证明了超声成像的粗略性。
▲只要肿瘤最表面一层才有报道基因的表达（图片根源：参考原料[1]）
可以设想，若是这套琐细能得到后续的应用与开拓，咱们就可以对活体植物里的基因表达进行更好的钻研与探索。这也恰是为何许多科学家们对其表现出浓厚兴趣的缘由。“它能带来考查基因调控的全新方式”，一位不有参与本研讨的科学家说到。
另外一些科学家指出，这套体系对基因编纂身手有着很高的申请。想让它取得更普及的使用，我们还重要进一步高涨使用的门槛。
参考原料：
[1] Arash Farhadi et al., (2019), Ultrasound imaging of gene expression in mammalian cells, Science, DOI: 10.1126/science.aax4804
[2] Ultrasound can ‘see’ when tumor cells turn genes on and off, Retrieved September 26, 2019, from https://www.sciencemag.org/news/2019/09/ultrasound-can-see-when-tumor-cells-turn-genes-and
