组织基因表达检测“神器”， 不到2小时就能出结果

伊利诺斯大学和Mayo诊所合作开发了一款基因表达分析新技术，可以精确、快速、直接测量癌组织样本RNA水平，还能保持整块组织的完整空间信息。

　　

伊利诺斯大学生物工程教授Rashid Bashir认为现有基因表达分析方法有局限性。“它们笨重而且运行速度缓慢，一个样品需要分析几个小时甚至几天，我们的技术可在2小时或更少的时间内完成整个组织切片分析。”

很多传统方法是测量DNA和RNA转录翻译的蛋白质，但蛋白质测量方法通常很复杂，对那些不存在的特殊蛋白需要定制抗体。

“我们的方法基于信使RNA（mRNA）表达检测，相比终点蛋白质浓度，它可提供更多信息，”Bashir说。

研究小组制造了一个指甲盖大小的硅芯片，其中包含超过由5000个棱锥形具有锋利边缘的孔组成的微矩阵。当把约1厘米见方的癌组织样本放置于芯片上后，样本会被自动切割成数千个微小碎片，通过环介导等温扩增（loop mediated isothermal amplification，LAMP）技术，每个小孔直接独立进行皮升体积容量的LAMP反应，省略分析物分离纯化操作。

“此前，查看染色样本特定区域，分析样品中的异质性，你需要先用激光捕获显微切割（Laser capture microdissection，LCM），再接着下游纯化和扩增，”Kosari说。“使用我们的技术，你只需一块芯片和一步操作，相当于同时进行了5000多个LCM和下游扩增。”免费索取Thermo Fiser 激光捕获显微切割 (LCM)技术手册

这种像素化的空间基因表达工具可以分析整个组织样本，满足癌细胞鉴定需求，操作流程用时少于2小时。

“如果你想研究肿瘤微环境，了解特定位置的基因表达情况，目前你用的可能是荧光原位杂交（FISH）。但是，如果采用我们的最新技术来研究基因局部表达，则用时短，速度快而且定量更准，”Mayo诊所的生化和分子生物学助理教授Farhad Kosari博士说。

此外，在分析动物模型和异种移植样品时，mRNA所含遗传信息相对更加准确。“如果靶抗体与宿主抗原存在交叉反应，就会导致假阳性信号和分析误差，”文章一作、生物工程博士生Anurup Ganguli说。

Ganguli用冷冻人类前列腺组织异体移植小鼠样本检验了这款新技术，不到2个小时后，他得到了TOP2A（核酶，已知的前例腺癌侵袭性标记） mRNA的放大和分析数据。

“我们像素化了整个组织样本，所以哪怕少量细胞癌变也能准确识别，”Bashir说。“在此之前，没有任何技术可以同时满足组织核酸扩增和原位空间信息完好保存。”

这项技术将有助于内科医生和病理学家确定肿瘤边缘，提高癌症手术疗效。

原文检索：
Pixelated spatial gene expression analysis from tissue Nature Communications 9, Article number: 202 (2018) doi:10.1038/s41467-017-02623-9

（生物通：伍松）