复杂生物体是不同单个细胞的集合，了解细胞生长和细胞间交流对于生物体研究至关重要。为了实现这一目标，科学家们设计了许多工具来追踪细胞的历史，包括它们在各种生物系统中的谱系关系。早期尝试是将DNA片段导入细胞作为分子“身份证”，识别单一细胞及其所有后代。随着基因编辑技术的发展，研究人员对细胞进行编程，使其DNA条形码发生突变，标记细胞生命中的特定事件，跟踪特定基因的表达，反映细胞之间的谱系关系。以前大多使用DNA测序来检测条形码，必须先对组织样本进行分解，然后提取DNA进行测序。
2019年11月18日《自然-生物技术》报道，美国加州理工学院的研究人员开发了一种保持组织完整的DNA条形码识别技术，它利用成像技术读取组织样本中细胞的历史，同时保持组织的空间结构。当细胞的位置揭示了它们的功能信息时，如在中枢神经系统和实体肿瘤中，这一点尤其重要。
该方法的创新在于，利用细菌病毒产生一种RNA聚合酶，在实验终点时在细胞内局部扩增条形码，使难以检测到的短条形码在成像系统下清晰地显示为“亮点”。此外，扩增过程灵敏度很高，不仅可以检测到条形码，还可以与相似的条形码区分开来，即使这些条形码在DNA序列中只有一个位置不同。更重要的是，这些条形码在读取之前不会干扰细胞的正常功能，它们的检测也不会依赖细胞自身分子机制的表达。这允许研究人员在不同的环境下对细胞进行独特的标记，从而更直接地观察正常发育和疾病环境下的细胞关系。
此外，随着基因组可控突变或DNA编辑技术的进步，这项工作将允许研究人员使用条形码作为记忆存储系统，对细胞进行基因编程，在条形码中主动记录信息。因此，这项工作将推进一个分析生物系统的新范式，不仅通过读取每个细胞的当前状态，而且可以通过成像读取其历史。
