化学工程系Gregory Reeves博士及其团队正尝试以定量方式深化对细胞“决策”过程的理解，研究重点是转录因子如何驱动细胞内基因表达发生变化。

该团队近日在《Science Advances》发表研究成果，聚焦一种名为Dorsal的蛋白质。研究指出，Dorsal属于核因子-κB（NF-κB）的一种形式，而NF-κB是一类关键转录因子，参与调控细胞过程与细胞命运选择，并与细胞免疫及发育相关。

Reeves表示，NF-κB与多种医学相关的细胞行为有关，包括炎症、先天免疫和伤口愈合。他同时指出，若能达到更高层次的理解，或有助于在一定程度上实现对这些细胞过程的调控；而NF-κB活性异常可能与癌症等疾病状态相关。

研究团队关注到，NF-κB在细胞核内可呈现多种状态，包括与DNA结合、发生聚集，以及处于活跃或非活跃状态。Reeves团队认为，基因调控可在这一层面发生。

为区分不同状态下分子的行为，团队采用波动光谱法观察Dorsal在细胞核内的运动特征。Reeves称，通过该方法可以区分移动缓慢、移动快速以及几乎不动的分子，从而描绘Dorsal在核内的动态分布。

研究的核心目标是绘制一张“图谱”，将细胞核内Dorsal的总含量与其结合DNA的比例建立联系。团队认为，对Dorsal与DNA结合关系的图谱化描述，有望提升对该通路的预测性理解，并为未来如何操控相关通路以实现治疗目的提供依据。

在方法上，研究人员利用特殊成像技术识别细胞内Dorsal的不同状态，并据此建立数学模型，以反映Dorsal与DNA结合的数量以及其聚集程度。

Reeves团队表示，相较于此前主要依赖成像获得静态“快照”的研究，这项工作延长了对细胞的观察时间，并覆盖多个长度与时间尺度，从而获得连接Dorsal与DNA作用机制的“全核视图”。

Reeves称，团队在观察自由移动的Dorsal数量时发现，其与细胞核内Dorsal总量并无直接关联。研究人员希望通过图谱揭示核内自由Dorsal的数量分布，并在图谱完成后为其他研究者推进基因调控研究提供工具。

研究还显示，在应用上述方法后，核内NF-κB的含量与其在DNA上执行功能之间的关系更为清晰，使团队能够进一步评估胚胎不同部位的差异。

团队发现，胚胎不同部位中自由移动的NF-κB数量保持恒定，但与DNA结合的数量并不恒定，提示两者关系呈非线性。Reeves表示，通过更清楚地掌握Dorsal与DNA的相互作用，有助于理解在需要进行治疗性干预时，激活NF-κB通路所需的量。