研究人员测量单细胞中的基因活性

对于生物学家来说，单个细胞就是一个独立的世界：它可以形成一个组织的和谐部分，或者变成流氓并像癌症一样处于疾病状态。但是生物学家长期以来一直在努力识别和追踪隐藏在组织中的许多不同类型的细胞。

华盛顿大学和艾伦脑科学研究所的研究人员开发了一种新的方法来分类和跟踪组织样本中的大量细胞。在3月15日发表在“科学”杂志上的一篇论文中，研究小组报告说，这种新方法 - 称为SPLiT-seq--可以可靠地追踪组织中的基因活性，直至单细胞水平。

“细胞基于其基因的活动而相互不同- 基因被关闭或开启，”资深作者Georg Seelig说，他是电气工程系和Paul G. Allen计算机学院的华盛顿大学副教授科学与工程。“使用SPLiT-seq，即使组织样本中有数十万个不同的细胞，也可以测量单个细胞中的基因活性。”

SPLiT-seq-代表基于Split Pool Ligation的转录组测序 - 结合了传统方法测量基因表达和新的转折。十多年来，科学家通过对RNA的遗传“字母”进行测序来测量组织中的基因表达，RNA是基因表达第一步的DNA样分子。这种标准方法 - 称为RNA测序 - 在整个组织中描绘RNA。但这种方法并没有告诉研究人员组织内的细胞如何彼此不同。单细胞RNA测序通过对来自分离细胞的RNA进行测序来解决此问题，但是现有方法成本高并且不能很好地扩展。

SPLiT-seq可以在不分离单个细胞的情况下进行单细胞RNA测序。研究人员将细胞通过四轮“洗牌” - 将它们分成不同的池并将它们混合在一起。在每个洗牌步骤中，他们用自己独特的DNA“条形码”标记每个池中的RNA。在四轮改组和标记结束时，来自每个细胞的RNA基本上包含其自身独特的条形码组合 - 并且条形码组合包括在组织中所有RNA的大量测序中。

“通过这些'分裂池条形码步骤'，我们解决了测量基因表达的一个大问题：可靠地识别哪些RNA分子来自原始组织样本中的哪个细胞，”Seelig说，他也是UW分子工程的研究员。与科学研究所。

“随着这个问题的解决，我们可以开始询问关于我们在组织中定义的不同类型细胞的生物学问题，”共同作者，艾伦脑科学研究所分子遗传学副主任Bosiljka Tasic说。

该团队对来自实验室小鼠的脑和脊髓组织样本进行了SPLiT-seq。使用SPLiT-seq，他们可以测量超过156,000个细胞的基因活性。根据基因活动模式，他们估计在这些组织样本中存在超过100种不同类型的细胞- 包括处于发育和分化不同阶段的神经元和神经胶质细胞。

分序列可以以低成本提供这种丰富的生物数据的阵列“只是每个细胞一分钱，说：”西利格。据研究人员称，这比其他单细胞RNA测序方法的成本要低得多。

研究人员表示，SPLiT-seq可以回答关于组织如何发展的重要问题，并确定在帕金森病或癌症等复杂疾病发病之前基因表达的微小变化。

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