超越平均水平:新的基因条码平台可以同时对成千上万的细胞进行编码

   日期:2019-01-12     浏览:43    评论:0    
核心提示:你可能能辨别出草莓味或酸奶的味道。但总的来说,它尝起来像是不可辨认的成分的混合物。现在想象一下,冰沙是由2万个来自大脑的

你可能能辨别出草莓味或酸奶的味道。但总的来说,它尝起来像是不可辨认的成分的混合物。
现在想象一下,冰沙是由2万个来自大脑的磨碎细胞组成的。
你可以通过测试来确定样本中的分子是什么,这就是科学家们现在所做的。这当然会给你有用的信息,但它不能告诉你这些分子最初来自哪个细胞。它只能提供整个奶昔的平均细胞分布。
当涉及到我们身体的组织时,平均值几乎总是具有误导性的。正如你所知道的,并没有一种“普通”食物叫做草莓派——橙汁,科学家们也知道大脑中并不只有一种细胞类型。
“如果你把一大块组织和研磨起来,分析RNA,你不知道如果它代表在这些人口中每一个细胞都在做什么或没有细胞人口做什么,“说马克•柯式的约翰·富兰克林恩德斯大学教授系统生物学和系统生物学系主任哈佛医学院。想象一下,如果你有一群男人和女人。如果你假设每个人都是男女的平均水平,你(可能)就不能代表那个群体中的一个人。
问题是,一次只描述一个细胞或一种细胞类型的组织是昂贵、耗时和棘手的。
克什纳和哈佛医学院(HMS)遗传学助理教授史蒂文?麦卡罗尔(Steven McCarroll)本周在各自的论文中报告称,他们的实验室已经开发出了高通量技术,能够在样本进入搅拌机之前,快速、简便、廉价地给样本中的每一个细胞提供一种独特的基因条形码。
因此,科学家可以通过分析每一个细胞来分析复杂的组织。
“组织中不同的细胞以惊人的不同方式使用相同的基因组:设计特定的细胞形状,完成不同的生理学壮举,并对相同的刺激做出不同的功能反应。”这些技术将最终让科学了解生物系统是如何在单细胞水平上运作的。“我们对未来的工作感到非常兴奋。”


为了制造他们的工具,两个团队都与哈佛大学工程与应用科学学院(School of Engineering and Applied Sciences)的马林克罗特(Mallinckrodt)物理学和应用物理学教授、微流体领域的先驱戴维韦茨(David Weitz)合作。
团队认为他们的技术,同时发表在《细胞》杂志上,将使生物学家发现和分类在更大的深度,体内细胞类型映射在复杂的组织,比如大脑细胞多样性,更好地理解干细胞分化和获得更多的见解的基因疾病。
哈佛大学技术发展办公室(Office of Technology Development)一直在与研究人员密切合作,为该技术的各个方面开发专利申请,所有这些都着眼于商业化。
“黄树林里分叉着两条路”
Evan Macosko和Allon Klein几年前在微流体课上认识。他们就各奔东西去了。
在彼此不知情的情况下,他们决定开发一些方法来回答同样的问题:他们如何获得数千个细胞的基因表达谱,以便更好地理解组织内基因表达的复杂性?
基因表达——特定细胞中基因活动的模式,是生物学中从大脑认知到卵子发育的每一个过程的基础。50年前,科学家们就已经知道,基因在不同细胞间的表达就像一个指纹,使皮肤细胞不同于肝细胞,使一些肝细胞不同于其他细胞。但是他们还不能在单细胞水平上有效地测量很多细胞类型的样本。

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“我们对这项技术为我们带来的问题感到非常兴奋。”Allon Klein、Marc Kirschner和David Weitz描述了inDrop测序。信贷:里克Groleau
马科斯科是马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)的HMS精神病学讲师,也是麦卡罗尔实验室(McCarroll lab)的斯坦利神经科学研究员。克莱因是哈佛医学院系统生物学的助理教授,他发明了一种方法,他称之为为液滴排序建立索引。
去年秋天,他们通过巡回科学会议了解了彼此的工作。
“这有点像遇见了你的二重身,”马科斯科说。“两年来,他一直在思考同样的事情。人类有不同的解决问题的方法,这是r

 
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