现代细胞生物学家工具箱中的一些最重要的工具是特殊的DNA片段，它们像间谍一样，报告细胞的功能。这些标记被称为报告基因，让研究人员通过观察嵌入其DNA中的基因程序的开启和关闭来了解细胞在做什么。报告基因通过编码可以从细胞外看到的蛋白质来工作。一个特别受欢迎的报告基因编码了一种叫做绿色荧光蛋白（GFP），一种发出明亮绿色光的蛋白质。尽管这项技术已经很有用，但它有一个很大的局限性：由于光不能很好地穿透大多数活组织，因此GFP基因不能用于监测生物体内深层细胞的活动。

加州理工学院一个由Shapiro，Heritage医学研究所的团队已经开发出一种报告基因，可以让他们用超声波而不是光，能穿透组织看到基因活动。他们在《科学》杂志的一篇论文中描述了这项工作。

为了开发他们的“声学报告基因”，Farhadi和Shapiro从一种浮游细菌中借用蛋白质，这些细菌形成并包含微小的充满空气的蛋白质室，称为气体小泡（gas vesicles）。除了具有浮力外，气体囊泡还有另一个有用的特性：正如夏皮罗的实验室在2014年证明的那样，它们在超声波成像中表现得很强。如果研究人员能够找到一种方法，在特定的基因程序激活时，设计出一个细胞来形成这些纳米结构，那么当细胞暴露在超声波下时，这些细胞就会被突出显示出来。为了将编码气泡蛋白的基因转化为报告基因，夏皮罗和法哈迪需要做一些以前从未做过的事情：将9个细菌基因的遗传程序移植到哺乳动物细胞中。

Ultrasound can reveal gene expression in the body

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190928082737.htm

Journal Reference:

1. Arash Farhadi, Gabrielle H. Ho, Daniel P. Sawyer, Raymond W. Bourdeau, Mikhail G. Shapiro. Ultrasound imaging of gene expression in mammalian cells. Science, 2019; 365 (6460): 1469 DOI: 10.1126/science.aax4804