监测活细胞中的基因活性

苏黎世联邦理工学院和洛桑联邦理工学院的研究人员正在通过一种突破性的方法扩展新兴的单细胞分析领域：Live-seq可以测量单个细胞中数千个基因的活性，而无需分离和破坏它。

现代生物学越来越多地试图理解为什么单个细胞的行为不同。几年来，各种高灵敏度的测量方法已经在基础研究中可用，可以对单个细胞进行特定分析。这种单细胞分析使研究人员能够检测组中细胞之间的差异，找到稀有细胞类型并识别患病细胞 - 这是混合细胞群样本无法实现的。

科学家们越来越想知道特定细胞中的哪些基因被打开或关闭。这可以通过使用单细胞RNA测序(scRNA-seq)来检查。细胞液中尽可能多的信使RNA分子被解码并与它们各自的活性基因序列相匹配。通过这种方式，scRNA-seq可以测量细胞中数千个基因的活性。

scRNA-seq的新领域已迅速发展成为生物医学研究的重要工具，如今包括许多用于分析整个信使RNA的技术，称为转录组。“所有这些技术都有一个共同的局限性，长期以来一直被认为是不可避免的，”苏黎世联邦理工学院微生物学教授Julia Vorholt说，“即必须分离和裂解待研究的细胞 - 从而。

细胞活检代替细胞裂解

由Vorholt和EPFL系统生物学教授Bart Deplancke领导的一组研究人员现在提出了scRNA-seq的替代方案：该团队也在分析转录组，但通过细胞活检以微创方式，从而保持细胞存活和功能完整 - 这是独一无二的。科学家们在外部页面Nature call_made杂志上展示了他们的“Live-seq”技术。

根据研究人员的说法，被分析的细胞不会死亡这一事实本身就是一个优势：“我们的优势在于我们可以继续在显微镜下观察采样的细胞，看看它们是如何发育和表现的，”Vorholt解释说。

此外，Live-seq将细胞留在其生理环境中。“微环境和细胞 - 细胞相互作用保持不变，”Vorholt小组的博士后Orane Guillaume-Gentil说。她与洛桑联邦理工学院的Wanze Chen一起在实验室开发了这种方法。

基于细胞抽吸微系统

研究人员为前段时间在苏黎世联邦理工学院记录活细胞的转录组奠定了基础。基础是苏黎世联邦理工学院开发的FluidFM微注射系统，该系统可以在显微镜下处理微量流体。Vorholt和她的团队将“世界上最小的注射针”变成了细胞提取方法，以便用微型注射针刺破单个活细胞并提取其内容物(见ETH新闻文章)。

由Vorholt和Deplancke领导的研究小组现在表明，可以从这种细胞活检中记录完整的转录组。当研究人员成功地从这些微量的细胞液中读取RNA时，决定性的突破发生了。

为了验证Live-seq，EPFL-ETH研究小组证明，他们的分析工具可以准确识别不同的细胞类型和细胞状态，而不会干扰它们。研究人员还利用他们的平台直接绘制了个体免疫细胞在活跃之前和之后以及脂肪基质细胞(一种干细胞)分化成脂肪细胞之前和之后的变化。

随时间推移跟踪基因活性

Live-seq现在可以帮助调查新的生物医学问题。Deplancke更详细地解释了：“例如，为什么某些细胞分化而它们的姊妹细胞不分化，或者为什么某些细胞对癌症药物有抗药性而它们的姊妹细胞没有。

Live-seq能够通过重复测量来跟踪单个细胞中数千个基因的活性。“单细胞分析正在从单一端点转变为时间和空间分析方法，”Vorholt说。

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