两项独立研究推出新型半透性胶囊平台，攻克活细胞长期培养与多步基因组学难题

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Science：背靠背！单细胞分析进入“胶囊时代”！两项独立研究推出新型半透性胶囊平台，攻克活细胞长期培养与多步基因组学难题! Y0 p0 Y7 g7 C+ W+ p3 l
来源：iNature 2026-03-15 11:454 c' i6 A5 Q$ l7 F" l8 W  r2 i
SPCs 在众多生物和生物医学应用方面具有巨大潜力。SPCs 的尺寸选择性渗透性、机械弹性、卓越的生物相容性以及核壳结构为在单细胞、微生物或生物分子上进行复杂的分子检测提供了创新的框架。
0 S& u8 E7 O3 J9 J& X! c6 n生物系统本身就是复杂且多样化的。要理解这种复杂性，越来越需要依赖高通量的单细胞组学方法和工具，这些方法和工具能够高效地探究细胞的表型和基因型。
# H5 ]: C  z0 G2025年12月18日，瑞典于默奥大学Linas Mazutis团队在Science 在线发表题为“High-throughput single-cell omics using semipermeable capsules”的研究论文，该研究介绍了一种基于半透性胶囊（SPC）的多功能技术，该技术专为各种高通量核酸检测（包括单细胞基因组和 mRNA 测序）而设计，并基于感兴趣的核酸标记物实现了基于荧光激活细胞分选的单个转录组的分离。
& o0 y5 P. N3 l5 E, N: U; _" X. g这种 SPC 技术具有生物相容性，能够支持单细胞培养和长时间的克隆扩增，从而克服了微滴式微流控平台的一个基本局限性。总的来说，SPC 代表了一种可定制且广泛适用的工具，适用于易于使用、可扩展的单细胞组学应用，这些应用基于多步骤的生化反应构建而成。+ t! T. \2 [8 Z6 U0 Q& g" \+ U
另外，2025年12月18日，哈佛医学院Allon M. Klein团队在Science 在线发表题为“Multistep genomics on single cells and live cultures in subnanoliter capsules”的研究论文，该研究开发了具有两亲性凝胶外壳的胶囊（CAGEs），这种胶囊能够有选择性地保留细胞和大分子分析物，同时又能自由接触培养基、酶和试剂。胶囊能够实现高通量的多步骤检测，将活细胞培养与全基因组读出相结合。该研究建立了对 CAGE DNA 库进行条形码标记的方法，并将其应用于通过捕获 CAGE 中成千上万个扩增克隆的转录组来测量细胞中基因表达程序的持久性。CAGE 与各种酶反应的兼容性将促进当前单细胞高通量测量方法的扩展以及向活细胞检测的延伸。
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" _2 f% k. Z. p# i3 w/ r4 s单细胞多组学领域的主要目标之一是全面且无偏地对健康和疾病状态下的细胞基因型和表型进行表征，涵盖的细胞数量范围从几千个到数百万个不等。为了实现这一目标，已经开发出了多种单细胞组学技术，然而，如何在高通量条件下高效执行复杂的分子生物学工作流程这一技术难题依然存在，从而限制了其更广泛的应用。9 G$ i" ~+ H3 ?6 q
该研究报告了一种基于半透性胶囊（SPC）的多功能且可扩展的单细胞多组学研究平台。这些 SPC 是均匀的微观容器，其内部有一个液体核心，外层包裹着一层薄而可调节的半透性外壳。这种 SPC 具有很强的耐受性，能够承受标准的实验室操作，如移液、冷冻、解冻、热循环、分选以及各种有机和无机溶剂的处理。该研究展示了 SPC 在广泛应用中的实用性，包括单个 DNA 分子扩增、通过拆分和混合编码来实现单细胞基因组和转录组测序、基于感兴趣 RNA 标记的荧光激活细胞分选（FACS）进行转录组富集，以及在数天和数周内进行克隆扩增。( T8 o5 r! z6 C, [. y# H2 _
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半透性胶囊可应用于广泛的生物领域（图源自Science ）2 e, z( s& y$ a) z0 D& p- a
在任何时刻，都可以通过酶解方式轻松地破坏 SPC，从而温和地释放其内部的活细胞和生物分子，使其保持其原始状态。利用单细胞捕获技术（SPCs）的独特优势，该研究开发了一种通用且可定制的基于胶囊的 RNA 测序方法，称为 CapSeq，这使研究人员能够对急性髓系白血病患者的全部外周白细胞谱系进行分析，包括极其脆弱的粒细胞。通过 CapSeq，该研究揭示了成熟固有免疫细胞组分中存在的一种共同的失能、干细胞样转录状态。最后，该研究得出了一种单细胞转录组测序的实验策略，即通过流式细胞术分选，以检测长非编码 RNA（lncRNA）或任何其他核酸标记物的表达。
# U) y' d6 s3 ^2 D; a总之，SPCs 在众多生物和生物医学应用方面具有巨大潜力。SPCs 的尺寸选择性渗透性、机械弹性、卓越的生物相容性以及核壳结构为在单细胞、微生物或生物分子上进行复杂的分子检测提供了创新的框架。SPCs 能够促进将基因组、转录组、表观基因组和功能测量整合在一起的实验，将活细胞生物学与分子分析连接起来。SPCs 的简单实施和多功能性使这一技术成为下一代单细胞多组学研究的统一平台。1 {/ G* O  _. P$ g$ G! i
参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady7227( j* g& F7 E9 H" n( Z
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady72092 l8 Q0 X2 O! X0 I0 D- I1 H' j
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