Nature子刊發布單細胞轉錄組開創性研究成果

　　來自蘇黎世大學的生物學家們開發出了一種可在單細胞中顯像基因活性的新方法。這種方法如此的高效，從而使得研究人員第一次在1萬個人類單細胞中平行研究了 1000種基因，揭示出基因的活性和生成的轉錄分子的空間結構在單細胞之間存在顯著差異。這一新方法可廣泛應用于基礎研究和醫學診斷等領域。

　　當細胞激活一種基因時，它們會生成特異性的基因轉錄分子，從而使得細胞能夠利用這一基因的功能。檢測基因活性是醫療診斷，尤其是癌癥醫學中的一種常規程序。當前的技術是通過檢測轉錄分子的數量來確定基因的活性。但這些技術既不能在1萬個單細胞中測量1千個基因的轉錄分子量，也不能確定轉錄分子在單細胞中的空間結構。在Lucas Pelkmans教授的領導下，蘇黎世大學的生物學家們開發出了這一全自動化的程序，第一次在1萬個單細胞中平行測量了單個轉錄分子的數量和空間結構。研究結果發表在近期的科學雜志《自然方法》(Nature Methods)上，提供了關于單細胞基因活性差異性的全新認識。

　　自動控制裝置，一臺熒光顯微鏡和一臺超級計算機

　　由Pelkmans的博士生Nico Battich和Thomas Stoeger開發的這種方法，是基于將自動控制裝置，一套自動化熒光顯微鏡和一臺超級計算機組合到一起。“當基因激活時，會生成特定的轉錄分子。我們可以在自動控制裝置的幫助下對它們進行染色。隨后，用熒光顯微鏡獲取明亮發光的生成轉錄分子的圖像。采用超級計算機Brutus研究人員分析了這些圖像。利用這一方法，可在1萬個單細胞中研究1千種人類基因。根據Pelkmans所說，這種方法的優勢在于能夠檢測高數量的單細胞，并使得他們第一次研究了許多基因轉錄分子的空間構象。

　　有關轉錄分子空間結構的一些新認識

　　新數據的分析結果顯示，單個細胞的基因活性各異。盡管科學家們一直以來都推測轉錄分子量存在高度的差異性，但當他們發現單細胞內以及多個單細胞間的轉錄分子空間結構存在如此顯著的差異時，還是感到很驚訝。并且這些轉錄分子采納了一些特征性的模式。

　　Battich說：“我們認識到，具有相似功能的基因在轉錄物模式上也具有類似的差異性。這種相似性超越了轉錄分子數量上的差異，使得我們能夠預測單個基因的功能。”科學家們推測轉錄模式可能是針對轉錄分子數量差異性的一種相應對策。因此，這樣的模式確保了細胞內一些過程的穩固性。

　　Pelkmans總結了這些新認識的重要性：“我們的方法對于基礎研究及了解癌腫瘤具有重要的影響，因為它使得我們能夠在單個腫瘤細胞中繪制出基因的活性。”