突破时间维度对“活”的单细胞进行半岛全站转录组学动态测序

　　半岛全站导读：单细胞转录组学（scRNA-seq）大大提高了我们表征细胞异质性的能力。然而，scRNA-seq需要裂解细胞，大多数全基因组分析都会摧毁细胞，这严重阻碍了我们对同一个细胞的分子性状和功能进行连续性分析。近日，来自苏黎世联邦理工学院等机构的研究者开发了一种名为“Live-seq”的单细胞转录组分析方法，该方法使用了流体力显微镜（fluidic force microscopy）作为关键技术半岛全站，维持了在RNA提取过程中的细胞活力，进而成功实现了对“活”的单细胞进行转录组学动态测序。

　　8月17日，来自瑞士联邦理工学院（EPFL）和苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员在《自然》杂志发表了题为“Live-seq enables temporal transcriptomic recording of single cells”的研究论文。该论文向人们介绍了一种名为“Live-seq”的单细胞转录组测序分析方案。该方案突破了传统单细胞测序破坏性采样的局限性，能够将在某一特定时间内的单细胞转录组与其在后续时间内的分子及表型行为相联系——即在离散的时间点内监测某一个细胞数千个基因的活性。由于此特点半岛全站，研究者也称此技术为“时间性转录组学分析”。

　　近年来，已开发了几种细胞分析方法来试图解决破坏性采样局限性半岛全站。这些方法大致可分为两类：一类是纯计算方法：通过将相似的细胞状态连接到连续的轨迹中，或通过模拟mRNA剪接动力学，在快照（snapshot）测量的基础上推断细胞的过去。这些工具生成的模型尽管非常具有见地，但它们仍应被解释为统计期望，而不是细胞的实际过渡路径。此外，在更长的时间尺度和单个基因水平上，这些技术对细胞过去状态的推断能力半岛全站，依然存在争议。

　　第二类方法是标记细胞或其某些分子。例如，mRNA的代谢标记可以将新合成的mRNA分子与旧分子区分开来。或者，对细胞进行基因标记，使得研究者能独立跟踪这些细胞的子细胞，以对其进行分子或表型分析。但它们通常只适用于短时间尺度或仅能分析每个细胞的几个特征，并且依赖于几个生物学假设来推断细胞的初始状态——这些假设包括细胞和基因之间的均匀降解速率或在几代内保持分子状态。这可能并不适用于在单个基因水平进行精准分析。

　　Live-seq的关键是一种称为“流体力显微镜”或FluidFM的显微镜技术半岛全站。该技术使用了微观通道（该通道比人类头发更薄）来操纵样本中的微量流体。因此，FluidFM允许用户将物质插入单个细胞中，或者从单个细胞中提取包括mRNA在内的细胞质，而无需杀死它们。

　　此研究的资深作者Bart Deplancke 教授表示：“通过Live-seq，我们现在可以独特地解决非常有趣和生物医学相关的问题，例如为什么某些细胞分化而姐妹细胞没有分化；或者为什么某些细胞对抗癌药物有抗药性，而它们的姐妹细胞却没有此特性。”

　　通过对Live-seq的测试，研究人员表明，它可以准确地识别（即分层）不同的细胞类型和状态，而不会引入重大干扰。作为概念验证，研究者使用他们的新平台直接绘制个体免疫细胞（巨噬细胞）在活跃之前和之后的“轨迹”，以及脂肪基质细胞（一种干细胞）——在它们分化成脂肪细胞之前和之后。最后，该团队使用Live-seq作为“转录组学记录仪”，使他们能够预测免疫细胞对免疫挑战的反应有多强或多弱。

　　Live-seq可以在不同的时间点对同一细胞进行单细胞转录组、下游分子和功能的分析。该成果有助于解决与细胞动力学或细胞表型变异有关的一些长期存在的生物学问题。

　　研究团队计划对下一代Live-seq做出提升，以便对更多的细胞进行采样，旨在减轻统计能力和细胞分辨率问题。因此，研究者将把单细胞转录组学以及其他相关的组学技术（如单细胞蛋白组学和代谢组学）从当前的终点类型测定转变为时间分析工作流程。

　　注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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