本月行业报告传递重大进展,RNA与cDNA杂交：分子生物学研究中的关键技术

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在分子生物学领域，RNA与cDNA杂交技术是一项重要的研究工具。这项技术通过将RNA与互补的cDNA进行杂交，为科学家们提供了研究基因表达、基因调控以及基因变异等方面的丰富信息。本文将介绍RNA与cDNA杂交技术的原理、应用以及其在科学研究中的重要性。 ### 原理 RNA与cDNA杂交技术基于碱基互补配对原理。在细胞中，DNA通过转录过程合成RNA，包括mRNA、rRNA和tRNA等。mRNA是蛋白质合成的模板，而rRNA和tRNA则参与蛋白质的合成过程。cDNA（互补DNA）是通过逆转录酶将RNA模板转录成DNA的过程得到的，保留了RNA的序列信息。 当RNA与cDNA进行杂交时，两者之间形成氢键，形成稳定的双链结构。这种双链结构可以用来检测RNA的存在、定量RNA的丰度、研究基因表达模式以及检测基因变异等。 ### 应用 1. **基因表达分析**：通过RNA与cDNA杂交，可以检测特定基因的表达水平。这有助于了解基因在细胞生长、发育和疾病发生过程中的作用。 2. **基因调控研究**：RNA与cDNA杂交技术可以用来研究基因调控元件，如启动子、增强子和沉默子等。这些元件在基因表达调控中起着关键作用。 3. **基因变异检测**：通过比较正常样本和突变样本的cDNA，可以检测基因突变。这对于遗传病的研究和诊断具有重要意义。 4. **分子诊断**：RNA与cDNA杂交技术可用于开发分子诊断试剂盒，用于检测病原体、肿瘤标志物等。 5. **基因治疗**：在基因治疗领域，RNA与cDNA杂交技术可用于检测目的基因是否成功整合到宿主细胞基因组中。 ### 重要性 RNA与cDNA杂交技术在分子生物学研究中具有重要意义，主要体现在以下几个方面： 1. **揭示基因表达调控机制**：通过研究基因表达水平的变化，可以揭示基因调控的复杂机制。 2. **研究基因变异与疾病的关系**：通过检测基因突变，有助于了解遗传病的发生机制，为疾病诊断和治疗提供依据。 3. **促进基因治疗的发展**：RNA与cDNA杂交技术为基因治疗提供了重要的研究工具，有助于提高基因治疗的疗效。 4. **推动生物技术的发展**：RNA与cDNA杂交技术为生物技术领域提供了新的研究手段，有助于推动生物技术的创新和发展。 总之，RNA与cDNA杂交技术在分子生物学研究中具有广泛的应用前景。随着分子生物学技术的不断发展，这项技术将在基因表达调控、基因变异检测、分子诊断和基因治疗等领域发挥越来越重要的作用。

日常生活中常见的泡沫塑料杯、外卖餐盒等物品，会释放出微小的塑料颗粒，它们会进入我们的大脑，并可能引发类似阿尔兹海默症的症状。新的研究显示，携带与阿尔兹海默症相关的 APOE4 基因的小鼠在摄入微塑料后，出现了与性别相关的认知功能下降，这一结果与人类患者身上的表现相呼应。本文来自微信公众号：神经现实，作者：Dora，编辑：EY，题图来自：AI 生成环境中普遍存在的微塑料和纳米塑料，几乎每天都会通过饮用水、食物、甚至空气进入我们的身体。这些塑料颗粒能够渗透到全身各个系统，包括大脑，并在其中堆积，从而可能引发类似阿尔兹海默症的症状——这是罗德岛大学药学院研究人员在最新研究中提出的发现。在此前的研究中，科学家们已经发现微塑料能够进入人体的各个系统——甚至能够穿过血脑屏障，一道原本能阻挡病毒和细菌等有害物质进入大脑的防线。基于这一发现，罗德岛大学药学院副教授海梅 · 罗斯（Jaime Ross）进行了扩展研究，探索塑料毒素对大脑健康的影响。她的研究结果显示，微塑料和纳米塑料在大脑中的堆积可以导致认知能力下降，甚至诱发阿尔兹海默症，对于携带遗传风险因素的人群来说尤为明显。罗斯的最新研究近日发表在《环境研究通讯》期刊（Environmental Research Communications）上。此研究的对象是经过基因改造的小鼠，这些小鼠带有人类常见的 APOE4 基因。该基因被认为是阿尔兹海默症的重要风险指标，其携带者患病的可能性，比遗传了父母 APOE3 基因变体的个体高出约 3.5 倍。" 和人一样，在这些小鼠身上，携带 APOE4 并不意味着一定会出现认知功能的变化。哪怕是同样都携带着 APOE4 基因的同卵双胞胎，也有可能一个认知功能完全健康、另一个发展成阿尔兹海默症。" 罗斯解释说，" 这告诉我们，除了基因之外，还有生活方式和环境因素在起作用。我们正在研究的，就是那些可调节的风险因素，比如饮食、运动、维生素摄入，尤其是像微塑料这样的环境毒素。如果你携带着 APOE4 基因，同时又恰好摄入了大量的微塑料，这会不会加速阿尔兹海默症的发展呢？"为探究这一问题，罗斯及其团队让两组小鼠——一组带有 APOE4 基因变体，另一组带有 APOE3 基因变体——在三周时间内饮用含有微塑料和纳米塑料的水。这些来自聚苯乙烯——世界上最常见的塑料之一，广泛存在于泡沫塑料外卖盒、塑料杯等日常用品中——的微小颗粒如预期般进入了小鼠的各个器官，包括大脑。研究还设置了对照组，其中两种基因变体的小鼠均未接触微塑料。随后，罗斯团队对小鼠进行了一系列认知能力测试。首先是开放场地测试：研究人员将小鼠放入一个实验箱中，让它们自由探索 90 分钟。通常，小鼠会紧贴着墙边行走，以躲避潜在的捕食者。然而，在接触微塑料后，APOE4 小鼠（尤其是雄性）更倾向于在实验箱中央徘徊，在开阔区域停留的时间增加，从而让自己更容易暴露在捕食者面前。为了测试小鼠识别新物体的能力，罗斯又将它们放入一个开放的实验箱中，并在箱内放置两个不同的物品。小鼠花时间探索这些物品后被取出，并在稍后重新放回实验箱，这次，其中一个物品会被替换成不同形状的新物品。结果显示，携带 APOE4 基因的雌性小鼠在接触微塑料后，对新物体的识别明显迟缓，甚至有些根本无法识别它们，这表明它们的记忆和认知能力出现了下降。" 在第一个测试中，你可以看到，雄性小鼠在实验箱中央停留和休息的时间更多。而雌性小鼠在新物品识别任务中的表现改变了。" 罗斯表示，" 在人类阿尔兹海默症患者中，男性更容易出现冷漠行为、对事情的兴趣减退，而女性则更多表现出记忆力下降。因此，记忆与冷漠行为的性别差异联系十分明显：携带人类已知最大的阿尔兹海默症风险基因的小鼠接触微塑料和纳米塑料时，行为会出现与性别有关的变化，这与我们在阿尔兹海默症患者身上观察到的性别差异高度一致。"此研究的结果显示，微塑料和纳米塑料可能导致认知能力下降，这些微小塑料颗粒是人类日常生活中最广泛接触的环境毒素之一，因此令人担忧，需要进一步的深入研究（罗德岛大学另一项于 2023 年发布的研究显示，微塑料在环境中积累的程度令人震惊：光是纳拉甘西特湾海床（Narragansett Bay）最上方两英寸的沉积物中，就含有超过 1000 吨微塑料）。罗斯正在继续拓展这一领域的研究，并鼓励其他科学家加入，希望推动对这些毒素更严格的监管。美国众议院在今年 7 月提出的《微塑料安全法案（The Microplastics Safety Act）》指示美国食品药品监督管理局（FDA）研究食物和水中微塑料对人体健康的影响，特别针对儿童、内分泌与生殖系统的易感性，以及微塑料与癌症和慢性疾病之间的潜在联系。" 目前，关于微塑料对人类健康影响的研究资金投入并不多 "，罗斯说。她表示自己正在与罗德岛的国会代表团保持定期沟通，强调监管的必要性。" 有趣的是，我们在小鼠身上看到的情况，与现实世界中观察到的趋势十分相似。我们希望鼓励人们展开更多研究，关注微塑料和纳米塑料这一环境毒害。"