Cell新突破:没有显微镜的显微成像,剖析所有基因表达

【字体: 时间:2021年06月11日 来源:生物通

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  研究潜在疾病基因的研究人员一直受到限制,因为传统的成像技术一次只能研究少数几个基因。

  

组成人类基因组的大约30,000 个基因中包含了对生命至关重要的指令。然而,我们的每个细胞在其日常功能中仅表达这些基因的一部分。例如,心脏细胞和肝细胞之间的差异取决于表达哪些基因——基因的正确表达可能意味着健康与疾病之间的差异。

直到最近,研究潜在疾病基因的研究人员一直受到限制,因为传统的成像技术一次只能研究少数几个基因。

密歇根大学医学院的 Jun Hee Lee 博士和他的团队开发的一项新技术,采用高通量测序而不是显微镜来获得来自组织载玻片的基因表达的超高分辨率图像。

这项被他们称为 Seq-Scope ,可以研究人员能够以令人难以置信的高分辨率(0.6 微米或比人类头发小66 倍)观察每个表达的基因,以及这些细胞内的单个细胞和结构,这超出了目前方法多个数量级。

“每当病理学家获得组织样本时,他们都会对其进行染色并在显微镜下观察,这就是他们诊断疾病的方式,” Lee 解释说,“而使用我们的新方法,制作了一个微型设备,可以将其与组织样本重叠,并使用具有空间坐标的条形码对其中的所有内容进行排序。”

每个所谓的条形码都由核苷酸序列组成:A、T、G、C。使用这些条形码,计算机能够定位组织样本中的每个基因,从而为从基因组转录的所有mRNA 创建类似Google 的数据库。

“人们一直在尝试用其他方法来做到这一点,比如微印刷、微珠或微流体设备,但由于技术限制,它们的分辨率一直在 20-100 微米的距离。在那个分辨率下你无法真正看到水平诊断疾病所需的细节”。

Lee补充说,该技术有可能创造一种无偏见的系统方法来分析基因。

“每当我们从事科学研究时,我们都必须对两三个基因的作用做出假设,但现在我们拥有微观尺度的全基因组数据,那么对患者或模型动物组织内部发生的事情有了更多了解。”

Lee说,这些知识可用于深入了解为什么某些患者对某些药物有反应,而另一些则没有。

该团队使用正常和患病的肝细胞证明了该技术的有效性,成功识别了垂死的肝细胞、周围发炎的免疫细胞和基因表达改变的肝细胞。

“这项技术实际上显示了人们以前发现的许多已知的病理特征,但也显示了许多以前未被发现的以新方式调节的基因,”Lee 说, “Seq-Scope 技术与其他单细胞 RNA 测序技术相结合,可以加速科学发现,并可能导致分子诊断的新模式。”

(生物通:万纹)

原文检索:

http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.010
"Microscopic Examination of Spatial Transcriptome Using Seq-Scope," Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2021.05.010

 

 

 

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