記者從上海海洋大學(xué)獲悉，近日，該校陳良標(biāo)、胡鵬教授研究團(tuán)隊(duì)，在活體魚類胚胎中實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞新生RNA測(cè)序技術(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化和應(yīng)用，首次實(shí)現(xiàn)對(duì)“合子激活”階段新轉(zhuǎn)錄基因的高靈敏度、高準(zhǔn)確性檢測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)不僅打開了研究生命起源奧秘的新窗口，也為水產(chǎn)育種的基因精準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供了重要工具。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》。

當(dāng)精子與卵子結(jié)合，細(xì)胞的“命運(yùn)之書”翻開了第一頁(yè)。然而在受精卵中絕大多數(shù)基因最初是“沉睡”的，真正決定生命進(jìn)程的是那些在關(guān)鍵時(shí)刻被悄然“喚醒”的基因——它們?nèi)缤笓]家，引導(dǎo)著整個(gè)發(fā)育的展開。

每個(gè)新生命的開始都要經(jīng)歷一次“交接”——從母親提供的遺傳物質(zhì)過(guò)渡到胚胎自主控制基因表達(dá)，這一過(guò)程被稱為母源-合子轉(zhuǎn)換，是胚胎發(fā)育中最關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。然而，剛被激活的合子基因，其轉(zhuǎn)錄本數(shù)量極其稀少，又常常被海量的母源RNA“湮沒(méi)”。這使得傳統(tǒng)的測(cè)序技術(shù)很難“聽(tīng)見(jiàn)”這些微弱卻至關(guān)重要的“聲音”。

胡鵬曾在博士后期間參與開發(fā)了檢測(cè)新合成RNA的前沿技術(shù)單細(xì)胞新生RNA測(cè)序技術(shù)，此次研究中，團(tuán)隊(duì)圍繞魚類胚胎模型開展了系統(tǒng)性優(yōu)化。一方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)評(píng)估標(biāo)記方法，對(duì)10種主流RNA化學(xué)轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行了系統(tǒng)篩選，并在超過(guò)5萬(wàn)個(gè)斑馬魚細(xì)胞中測(cè)試。最終發(fā)現(xiàn)基于mCPBA/TFEA的“on-beads”轉(zhuǎn)化方案能實(shí)現(xiàn)超過(guò)8%的T-to-C替換率，表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)“體內(nèi)標(biāo)記”方法，在信號(hào)強(qiáng)度和RNA質(zhì)量上均表現(xiàn)卓越。另一方面精準(zhǔn)標(biāo)記新合成RNA，團(tuán)隊(duì)在模式魚類斑馬魚受精卵的一細(xì)胞階段顯微注射4-硫尿苷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)合子新轉(zhuǎn)錄RNA的高效標(biāo)記，便于后續(xù)識(shí)別。

據(jù)介紹，該研究實(shí)現(xiàn)了諸多突破。首先，優(yōu)化后的方法能在海量母源RNA背景下清晰捕捉新合子RNA信號(hào)。其次，通過(guò)計(jì)算新RNA占比，能夠精確判定哪些基因是胚胎合子激活的。最后，該研究識(shí)別出更多此前未被報(bào)道的合子激活基因，并通過(guò)原位雜交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其在整胚中的表達(dá)模式。