科学家发布活组织单细胞体内转录组分析新技术

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科学家发布活组织单细胞体内转录组分析新技术2 \2 {& |  z" w6 F
2014-01-13 1 来源：生物360 作者：koo / ]# Z! M" p0 F

$ h( ?+ w& m: }- c2 I# [日前，来自宾夕法尼亚大学的一个多学科研究小组在《自然-方法》（Nature Methods）杂志上报告称，他们开发了一种史无前例的方法，可以不损伤周围细胞从自然组织微环境下的活细胞中分离出 RNA 。这使得研究人员能够分析细胞间的化学联系是如何影响个别细胞功能以及总体蛋白质生成的。
) h( P+ l, A7 a/ w- Q, K组织是由各种细胞类型构成的复杂结构。每种组织类型中单个细胞的特性和功能，与哪些基因转录为 RNA 并最终生成蛋白质密切相关。就像生态学家在研究个别物种与它的栖息地之间的相互作用时一样，要想在自然组织环境中研究单细胞的基因表达，研究人员必须要能够检测单个细胞的内部运作。0 I. W1 h; j1 V* P
即便是看似相同类型的细胞在分子水平上也并不相同。大多数有关基因表达变化的知识都是通过采用培养的异质细胞群开展研究所获得。研究人员怀疑从这些非自然的条件下能否推断出“真正的生物学”。利用一些工具在完整的组织中检测存在于单细胞中的 RNA 类型及数量，为了解哺乳动物细胞的真正运作机制，在各种疾病中的功能出错机制及最终测试新药提供了一个独特的机会。. u+ f) y" T6 |4 |6 P7 K# C/ J
论文资深作者、宾夕法尼亚大学 Perelman 医学院药理学教授 James Eberwine 表示：“我们的数据表明，组织微环境塑造了单个细胞的 RNA 景观。”! r9 l/ R1 M) G( T' I$ _  ^, F# k
研究小组将开发的这项新技术命名为体内转录组分析（transcriptome in vivo analysis, TIVA），利用 TIVA 标记在光激活情况下可以捕获来自活体组织单个细胞中的 mRNA 。+ v6 P3 s$ a2 F1 D4 C5 K( b5 o
采用这种方法，研究小组分析了小鼠和人类组织中单个神经元的基因表达情况，并将它比不同培养条件下的其他细胞进行了比较。例如，他们比较了完整脑组织和培养的神经细胞混合物中细胞内 mRNA 的丰度。% g5 o& g: X$ ]0 t* F  n
研究小组惊讶地发现，悬浮细胞相比完整组织中的细胞表达更多的基因，在缺乏来自周围细胞的有意义的化学信号情况下，这些分离的细胞好像正生成更多的 RNA 以应付任何可能的情况。
* X0 e# t: K' `3 Z  a此外，研究小组还利用 TIVA 方法分离出了来自人类活体脑组织样本单个皮质神经元的 mRNA 并确定了其特征。0 X$ k; M* L5 f( o. y* f
无需首先分离出人类神经元，这种 TIVA 方法未来有望用于阐明人类神经生物学和疾病的各个重要方面。当前该研究小组正在研发带有不同功能基团的其他 TIVA 标记，使得能够将多个标记放置到相同的细胞或多个细胞中，在它们的自然组织中定量及比较单细胞中不同分子的功能动态。- w! n8 F7 @. d# A/ O
原文检索：/ ]( F9 r, l. u+ w9 v4 S3 X% k
Ditte Lovatt, Brittani K Ruble, Jaehee Lee, Hannah Dueck, Tae Kyung Kim , Stephen Fisher, Chantal Francis, Jennifer M Spaethling, John A Wolf, M Sean Grady, Alexandra V Ulyanova, Sean B Yeldell, Julianne C Griepenburg, Peter T Buckley, Junhyong Kim , Jai-Yoon Sul, Ivan J Dmochowski& James Eberwine. Transcriptome in vivo analysis (TIVA) of spatially defined single cells in live tissue. Nature Methods, 12 January 2014; doi:10.1038/nmeth.2804# ~) _+ A! n. T1 Y9 _! s