新華每日電訊 2025-09-12 17:04:41
在生命科學(xué)領(lǐng)域,單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)就像一把“精密手術(shù)刀”,讓科學(xué)家得以剖析每個(gè)細(xì)胞的分子特征。然而,此前的測(cè)序技術(shù)如同盲人摸象般看不到細(xì)胞所處環(huán)境的全貌信息。中國(guó)科學(xué)家8月22日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)刊登文章,宣布實(shí)現(xiàn)多模態(tài)整合、原位動(dòng)態(tài)捕捉、極限樣本兼容、百萬級(jí)通量等技術(shù)突破,打破了傳統(tǒng)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)局限。
精準(zhǔn)捕獲單細(xì)胞的“納米級(jí)捕手”
北京時(shí)間8月22日,華大生命科學(xué)研究院牽頭建設(shè)的基因組多維解析技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合多家機(jī)構(gòu),在《科學(xué)》率先發(fā)布細(xì)胞組學(xué)技術(shù)Stereo-cell。
該技術(shù)基于高密度DNA納米球(DNB)陣列芯片,在無需依賴特定設(shè)備進(jìn)行細(xì)胞分隔封裝的情況下,直接對(duì)細(xì)胞進(jìn)行原位捕獲和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,實(shí)現(xiàn)從百個(gè)到百萬個(gè)量級(jí)細(xì)胞的無偏捕獲,同步解析細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄、蛋白信號(hào)與形態(tài)學(xué)信息,并兼容原位培養(yǎng)、異形細(xì)胞等特殊需求,推動(dòng)單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)進(jìn)入高通量、多維度、可操控的新發(fā)展階段。
Stereo-cell技術(shù)的核心是高密度DNA納米球陣列,直徑僅220納米的小球以500納米的間距密集排列在芯片上,就像一批納米級(jí)別的“捕手”,直接通過靜電吸附即可捕獲細(xì)胞,避免了傳統(tǒng)方法中因物理限制導(dǎo)致的細(xì)胞丟失或變形問題。
給細(xì)胞拍張“高清立體照”
對(duì)于識(shí)別出的細(xì)胞,能不能既掌握它的外形特征,又清楚它是什么類型,還了解它有哪些功能?
通過整合熒光染色和抗體標(biāo)記技術(shù),Stereo-cell技術(shù)使得同時(shí)捕獲細(xì)胞形態(tài)、轉(zhuǎn)錄本和細(xì)胞表面蛋白成為可能,相當(dāng)于給細(xì)胞拍了一張“多模態(tài)立體照片”,在識(shí)別細(xì)胞類型的同時(shí)捕捉其功能狀態(tài)。這不僅幫助研究人員揭示了不同免疫細(xì)胞的活化狀態(tài),還找到了僅靠RNA分析無法識(shí)別的表型差異。
“一次實(shí)驗(yàn)就能捕獲百萬數(shù)量細(xì)胞,并且獲取形態(tài)、轉(zhuǎn)錄和蛋白特征,實(shí)現(xiàn)更深度地解析細(xì)胞的病理狀態(tài)?!蔽恼鹿餐谝蛔髡?、華大生命科學(xué)研究院研究員劉傳宇表示,“Stereo-cell技術(shù)是單細(xì)胞組學(xué)邁向臨床細(xì)胞組學(xué)的突破,有望在疾病機(jī)制研究和臨床轉(zhuǎn)化中發(fā)揮巨大潛力?!?/p>
原位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè):細(xì)胞變化的“實(shí)時(shí)直播”
Stereo-cell技術(shù)支持細(xì)胞直接在芯片上培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)原位細(xì)胞形態(tài)及染色信號(hào)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),捕捉基因轉(zhuǎn)錄活性變化,并保留空間位置及時(shí)序變化信息。例如,在芯片上培養(yǎng)成纖維細(xì)胞的研究中,研究者不僅捕獲了細(xì)胞遷移和纖維化過程中的基因表達(dá)變化,還解析了細(xì)胞外囊泡的時(shí)空分布規(guī)律,以及真實(shí)物理接觸細(xì)胞間的互作信號(hào)。這為理解細(xì)胞間通訊打開了全新視角,極大擴(kuò)展了單細(xì)胞測(cè)序研究的邊界,如應(yīng)用于大規(guī)模藥物篩選和小分子擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)等。
據(jù)科研人員介紹,Stereo-cell技術(shù)有助于擺脫傳統(tǒng)液滴分隔與微流控技術(shù)的限制,讓科學(xué)家能在納米尺度上看到細(xì)胞的“故事”,提供解析生命密碼的新鑰匙,有望為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)帶來新的突破。
(本報(bào)記者白瑜)
責(zé)編:王銘俊
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來源:新華每日電訊
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