在生命科學領(lǐng)域，單細胞測序技術(shù)就像一把“精密手術(shù)刀”，讓科學家得以剖析每個細胞的分子特征。然而，此前的測序技術(shù)如同盲人摸象般看不到細胞所處環(huán)境的全貌信息。中國科學家8月22日在國際學術(shù)期刊《科學》（Science）刊登文章，宣布實現(xiàn)多模態(tài)整合、原位動態(tài)捕捉、極限樣本兼容、百萬級通量等技術(shù)突破，打破了傳統(tǒng)單細胞測序技術(shù)局限。
精準捕獲單細胞的“納米級捕手”
北京時間8月22日，華大生命科學研究院牽頭建設(shè)的基因組多維解析技術(shù)全國重點實驗室聯(lián)合多家機構(gòu)，在《科學》率先發(fā)布細胞組學技術(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)備進行細胞分隔封裝的情況下，直接對細胞進行原位捕獲和轉(zhuǎn)錄組測序，實現(xiàn)從百個到百萬個量級細胞的無偏捕獲，同步解析細胞的轉(zhuǎn)錄、蛋白信號與形態(tài)學信息，并兼容原位培養(yǎng)、異形細胞等特殊需求，推動單細胞組學技術(shù)進入高通量、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，就像一批納米級別的“捕手”，直接通過靜電吸附即可捕獲細胞，避免了傳統(tǒng)方法中因物理限制導(dǎo)致的細胞丟失或變形問題。
給細胞拍張“高清立體照”
對于識別出的細胞，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記技術(shù)，Stereo-cell技術(shù)使得同時捕獲細胞形態(tài)、轉(zhuǎn)錄本和細胞表面蛋白成為可能，相當于給細胞拍了一張“多模態(tài)立體照片”，在識別細胞類型的同時捕捉其功能狀態(tài)。這不僅幫助研究人員揭示了不同免疫細胞的活化狀態(tài)，還找到了僅靠RNA分析無法識別的表型差異。
“一次實驗就能捕獲百萬數(shù)量細胞，并且獲取形態(tài)、轉(zhuǎn)錄和蛋白特征，實現(xiàn)更深度地解析細胞的病理狀態(tài)?！蔽恼鹿餐谝蛔髡?、華大生命科學研究院研究員劉傳宇表示，“Stereo-cell技術(shù)是單細胞組學邁向臨床細胞組學的突破，有望在疾病機制研究和臨床轉(zhuǎn)化中發(fā)揮巨大潛力。”
原位動態(tài)監(jiān)測：細胞變化的“實時直播”
Stereo-cell技術(shù)支持細胞直接在芯片上培養(yǎng)，實現(xiàn)原位細胞形態(tài)及染色信號的動態(tài)監(jiān)測，捕捉基因轉(zhuǎn)錄活性變化，并保留空間位置及時序變化信息。例如，在芯片上培養(yǎng)成纖維細胞的研究中，研究者不僅捕獲了細胞遷移和纖維化過程中的基因表達變化，還解析了細胞外囊泡的時空分布規(guī)律，以及真實物理接觸細胞間的互作信號。這為理解細胞間通訊打開了全新視角，極大擴展了單細胞測序研究的邊界，如應(yīng)用于大規(guī)模藥物篩選和小分子擾動實驗等。
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，讓科學家能在納米尺度上看到細胞的“故事”，提供解析生命密碼的新鑰匙，有望為生命科學和醫(yī)學帶來新的突破。（本報記者白瑜）
