科学家造出“细胞黑匣子”：你的每个昨天，都被细胞记住了

导语：
你猜，细胞有没有“记忆”？它能记住自己一周前“做过”什么吗？现在，科学家真的给细胞装上了“时间胶囊”！一项刚刚登上《科学》杂志的突破，可能彻底改变我们观测生命的方式。

核糖体（如图所示）通过将信使RNA（mRNA）翻译成氨基酸链来合成蛋

细胞“记忆体”问世：记录生命每时每刻

我们体内的细胞时刻在变。想研究它们的动态，科学家以前只有两种“笨办法”：要么像看直播一样用显微镜追踪（但只能看少数几个目标），要么像法医一样在实验结束后“解剖”细胞，费力还原过去。

现在，第三种方法来了——让细胞自己写“日记”。

哈佛大学的科学家团队，从一种细胞内40年来功能成谜的“神秘柜子”——vault结构中获得灵感，成功将其改造为“TimeVault”（时间保险库）。它能像录音机一样，实时捕获并储存细胞在特定时间段内产生的所有mRNA（信使RNA）分子。

简单说，mRNA是细胞执行功能的“工作记忆单”。记录了它，就等于拿到了细胞在过去一段时间内的“活动日志”。

灵感竟来自YouTube？“神秘柜子”变身记

这个绝妙想法的诞生，居然有点偶然。课题组一位学生在YouTube上刷到了一个叫“Vault Guy”（穹顶小子）的频道。频道主理人，正是上世纪80年代共同发现vault结构的UCLA细胞生物学家 Leonard Rome。

这种桶状结构存在于几乎所有哺乳动物细胞中，数量成千上万，但几十年来，没人知道它到底有什么用。

“何不把它变成一个‘时间胶囊’？”这个想法击中了团队。他们重新设计了一种vault蛋白，让它能识别并“抓捕”带有特定分子标记的mRNA。给细胞施加一种药物，就等于按下“录制键”；撤掉药物，录制停止。这些被抓捕的mRNA分子，就能在vault这个“保险箱”里安全储存至少一周。

更神奇的是，装着“记忆”的细胞一切正常，vault结构本身也形状不变。“它们开心得很。”论文通讯作者 Fei Chen 如此描述。

不仅能记录，还能“破案”：揪出癌症最顽固细胞

这项技术不只是个酷玩具，它立刻被用于解决一个癌症治疗的棘手难题——持久性细胞。

有些癌细胞，并没有产生耐药基因突变，却能在药物猛攻下“幽灵般”存活下来，导致癌症复发。一个假说是，这些细胞在用药前，就有着独特的“工作记忆”（mRNA模式），让它们提前做好了顽抗准备。

但要验证这一点极其困难，因为药物本身会引起海量的细胞反应，真假信号混作一团。

现在，有了TimeVault，科学家能在用药前，就悄悄记录下这些未来“顽固分子”的活动。通过对肺癌细胞的研究，团队成功锁定了数百个在用药前就异常活跃的基因。当他们抑制其中几个最活跃的基因后，抗癌药物的杀伤效果显著提升！

这意味着，我们或许找到了让癌症治疗更彻底的新靶点。

未来已来：打开观察生命的全新维度

这项研究让整个学界兴奋不已。

苏黎世联邦理工学院的生物工程师 Randall Platt 评价：“这是实现领域长期目标——持续记录人体细胞转录活动的重大一步。”

华盛顿大学的基因组科学家 Jay Shendure 则赞叹这需要“一些创造力和一些胆量”。他认为TimeVault将成为现有CRISPR记录技术的有力补充，并畅想未来：这个“柜子”是不是也能存储蛋白质等其他生命记忆？

得克萨斯州的合成生物学家 Theresa Loveless 已经等不及想用上这项技术了：“我对着这篇论文超级兴奋！”

从干细胞如何分化的奥秘，到神经细胞如何形成记忆，TimeVault为我们打开了一扇观察生命动态历史的崭新窗口。细胞的“黑匣子”已经就位，更多生命的秘密，正等待被读取。

本文编译自《自然》新闻，发布于《科学》杂志
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