科学家们现在可以从实验室培养皿表面生长的群体中选择单个细胞，并研究它们的分子内容。由多伦多大学研究人员开发的新工具将使干细胞和其他罕见细胞类型的治疗发展的更深入的研究成为可能。

 

该方法是第一次将细胞显微镜与组学平台相结合，杏耀游戏玩家将肉眼可见的细胞物理参数，如外观、表面标记物的存在或细胞间接触，与它们的分子组成联系起来。

 

“我们给用户的权力把美丽的荧光显微镜图像一边学习,可以了解细胞原位生长,然后将这些信息与细胞的基因组,转录组和蛋白质组,“亚伦·惠勒说,化学和生物医学工程教授唐纳利的细胞和生物分子研究中心主持工作。

 

今天发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文描述了这个平台。

 

数字微流控名叫迪斯科,孤立的单个细胞组学,该方法允许研究人员选择单个细胞在他们当地环境和分析其内容与DNA和蛋白质测序技术读取细胞的DNA(基因组)的RNA转录的基因(转录组)和蛋白质分子(蛋白质组)。

 

过去五年单细胞分析技术的兴起使研究人员能够测量每个细胞中的数万个分子， ，改变了他们研究组织和器官颗粒级水平的能力。但是这些方法错过了关于细胞物理特征和局部环境的重要信息，因为在分析之前细胞必须被放置在悬浮液中并相互分离。

 

“现在单细胞组学正在发生一场革命，”加拿大微流体生物分析研究主席惠勒说。“但我遇到过一些人，他们对无法在原位环境中捕捉到细胞的表型信息感到失望。”

 

他说:“我认为我们可以找到一种方法，从该群体中选择特定的细胞并对它们进行分析。”

 

迪斯科舞厅由装有高频激光的显微镜和用于收集细胞材料的微流控芯片组成。在激光照射目标细胞之前，显微镜允许用户拍摄目标细胞的详细图像。激光产生的能量在细胞附近形成并爆裂了一个小气泡，破裂了细胞膜，将其内容物射到微流体芯片上的液滴中，从那里提取出来进行分子测序。

 

“我们的平台专注于你在进行单细胞悬浮时失去的元数据，比如细胞位置、它的形态特征是什么，它的邻居是谁?这些都是我们在进行单细胞测序之前可以捕捉到的东西，”艾丽卡·斯科特说。她是实验室的博士后研究员，与实验室的两位博士生朱利安·拉玛纳和哈里森·爱德华兹一起领导了这项工作。

 

她说:“据我们所知，这是唯一一个可以在培养液中提取细胞并做此类事情的平台。”

 

在原理实验的证明中，杏耀注册研究人员证明了DISCO能够将组学数据忠实地与单独培养的人类和小鼠脑癌细胞相关联。

 

但这些发现也让人们关注到细胞间的接触能在多大程度上影响它们的分子状态。多达5000个老鼠基因的表达——约占基因总数的五分之一——在被人类细胞包围的老鼠细胞中发生了改变，而不是在它们自己的亲属细胞中。

 

这一发现可能对许多试图通过在小鼠体内培养从而在全身环境中研究健康和患病人体组织(如肿瘤)的实验室有重要意义。惠勒说，如果基因表达在人类移植物中受到类似的影响，这些变化可能会对治疗的发展产生分歧。

 

幸运的是，随着研究人员将DISCO应用于组织切片分析，DISCO可能很快就会为观察细胞在自然环境中的表现提供一扇窗。他们的最终目标是将DISCO应用于稀有细胞类型的研究，如干细胞，其再生潜力在很大程度上受其直接环境的调节，以帮助推进新的治疗方法。