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为了确定细胞中哪些基因处于活跃状态，研究人员会测量RNA分子。这些RNA分子是活跃基因的转录本。一项新技术使得这些RNA分子能够在细胞内保存数天，这意味着也可以回顾性地获取基因活性信息。该方法的优势之一在于，它可以获取那些后来才被确认为目标细胞的信息——例如那些在癌症治疗后存活下来的细胞。
研究人员通常无法获取细胞几小时或几天前的活动信息，他们只能测量细胞的当前状态。如果研究目标是了解免疫反应的产生机制或癌细胞为何能在治疗中存活，这将是一个问题。
了解细胞中哪些基因处于活跃状态至关重要，因为这能让科学家深入了解细胞和身体的运作机制。为此，他们会测量RNA分子——即活跃基因的转录本，但RNA只能提供基因状态的瞬时快照。这意味着研究人员只能记录测量时基因的活性。此外，每个细胞只能测量一次，因为在收集和测量RNA时细胞会被破坏。
现在，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）巴塞尔分校生物系统科学与工程系的研究人员开发了一种可用于存档细胞内RNA分子的方法。这使得他们首次不仅可以研究细胞的当前状态，还可以重建过去哪些基因处于活跃状态。
“这种对过往的观察之所以引人关注，原因之一是它揭示了细胞的短暂反应——这类反应有很多。免疫反应和应激反应只是其中的几个例子，”苏黎世联邦理工学院兰德尔·普拉特教授领导的研究小组的博士后克里斯托弗·雷恩克迈尔解释道。在这些短暂的反应中，外部刺激会激活特定的基因。一旦刺激消失，细胞就会再次关闭这些基因。
作为一项研究的一部分，巴塞尔的研究人员展示了细胞培养中的人类细胞如何对免疫系统的信号分子做出反应。“如果你用传统方法测量得太晚，你就无法看到这种反应已经发生，”普拉特研究小组的博士生马科斯·马内罗·卡兰萨说道，他与赖因克迈尔共同撰写了这项研究。
为了保存细胞内的RNA，研究人员需要捕获RNA分子并保护它们免受自然降解。这是因为这类分子通常并非设计成可以长期存在的。
科学家们利用一种天然存在于应激颗粒中的蛋白质来实现这一目标。应激颗粒是细胞在应激状态下（例如感染期间）形成的RNA聚集体。在这种情况下，细胞会暂时关闭部分代谢过程，并将RNA分子储存起来以备后用。
研究人员选取了这种应激颗粒蛋白以及另外两种蛋白，并利用生物技术对其进行了优化。通过这种方式，他们创建了一个系统，该系统能将细胞的RNA分子浓缩在细胞线粒体周围的薄膜中，从而保护RNA分子免受细胞内天然存在的RNA降解酶的破坏。研究人员通过质粒将这三种优化蛋白的编码蓝图导入细胞，细胞随后会在自身内部组装这个RNA储存系统。每个细胞可以在数天内储存数千个RNA分子。
这种新方法可用于检测细胞中的罕见事件，尤其适用于研究人员事后才发现感兴趣的细胞的情况。在这种情况下，他们可以先筛选出这些细胞，然后利用RNA档案库来研究哪些基因此前在这些细胞中处于活跃状态。
研究人员已为这项新技术申请了专利，并希望进一步开发该技术，以期未来将其应用于动物和癌症研究领域。
一个潜在的应用领域是那些在化疗后存活下来的肿瘤细胞。这类细胞随后可能导致癌症复发。目前，研究哪些细胞能够耐受治疗以及它们之前是如何产生的，是非常困难的。
“哪些细胞会发展成这些持续性细胞，我们事先并不知道，而且对此也知之甚少，如果我们能将这套系统应用于癌症研究，就能分离出持续性细胞，并探究它们的过往。这将使我们能够研究这些细胞是如何形成和发展的，并可能为癌症研究带来决定性的突破。”
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