来自单个细胞的测序信使RNA分子提供了对这些细胞生命的一瞥，揭示了他们在特定时间所做的事情。然而，进行这种分析所需的设备很麻烦且不能广泛使用。麻省理工学院的研究人员现已开发出一种便携式技术，能够快速准备许多细胞的RNA以便同时进行测序，他们相信这种技术可以更广泛地使用这种方法。这项被称为Seq-Well的新技术可以让科学家更容易识别组织样本中发现的不同细胞类型，帮助他们研究免疫细胞如何对抗感染以及癌细胞如何应对治疗，以及其他应用。

“而不是试图选择一个定义细胞类型的标记，使用单细胞RNA测序，我们可以进入并查看细胞在给定时刻表达的所有细胞。通过在细胞中找到共同的模式，我们可以找出那些细胞是，“Alex K. Shalek，Hermann LF von Helmholtz职业发展助理教授，健康科学与技术，化学助理教授，麻省理工学院医学工程与科学研究所成员。

Shalek和他的同事们在过去几年中一直在开发单细胞RNA测序策略。在这项新研究中，他与麻省理工学院科赫综合癌症研究所化学工程副教授J. Christopher Love合作，创建了一种新技术，可以快速分析大量细胞，设备非常简单。

“我们将他的技术与我们的一些技术相结合，使得那些希望在一系列不同临床样本和环境中进行此类测序的研究人员可以轻松获取这些技术，”Love说。“它克服了更广泛采用这些技术所面临的一些障碍。”

Love和Shalek是2月13日出版的“ 自然方法”中描述新技术的论文的高级作者。该论文的主要作者是研究助理Todd Gierahn和研究生Marc H. Wadsworth II和Travis K. Hughes。

快速分析

人体中的大多数细胞仅表达其基因组中发现的基因的一小部分。这些基因被复制到信使RNA分子中，也被称为RNA转录物，它指导细胞构建特定的蛋白质。每个细胞的基因表达谱根据其功能而变化。

对来自血液或组织样品的许多个体细胞的RNA进行测序提供了基于基因表达模式区分细胞的方法。这为科学家提供了确定细胞功能的机会，包括它们在疾病中的作用或对治疗的反应。

对大量细胞进行测序的关键是跟踪哪些RNA转录物来自哪个细胞。最早的技术需要将细胞分选到多孔板的单个管或隔室中，然后分别将每个细胞转化为测序文库。

该过程效果很好，但无法处理含有数千个细胞的大样本，如血液样本或组织活检，每个细胞的成本在25美元到35美元之间。Shalek和其他人最近开发了微流体技术，以帮助自动化和并行化该过程，但所需的设备数量使其无法轻松运输。

Shalek和Love一起从事过其他项目，他们意识到Love之前开发的用于分析单细胞蛋白质分泌的技术可以用于便携式设备快速，低成本地进行单细胞RNA测序。

在过去几年中，Love的实验室开发了一种微型系统，可以分离单个细胞并测量每种细胞分泌的抗体和其他蛋白质。该设备类似于一个小冰块托盘，每个单元都有独立的隔间。Love还开发了一种称为微型扫描的过程，使用这些托盘可以容纳数万个细胞，以测量每个细胞的蛋白质分泌物。

为了使用这种方法对RNA进行测序，研究人员创建了纳米孔阵列，每个纳米孔都捕获单个细胞和条形码珠以捕获RNA片段。纳米孔用半透膜密封，允许细胞分离所需的化学物质通过，同时RNA保持包含。在RNA与珠子结合后，将其移除并测序。使用此过程，每个单元的成本低于1美元。

揭开未知数

与先前的单细胞RNA测序技术类似，Seq-Well过程捕获并分析每个细胞中RNA转录物总数的约10%至15%。

“这仍然是一组非常丰富的信息，可以映射到几千个基因，”Love说。“如果你看一下这些基因的集合，你就可以根据共同表达的基因组开始理解那些细胞的身份。”

在本文中，研究人员使用Seq-Well分析被称为巨噬细胞的免疫细胞，这些细胞被结核病感染，使他们能够识别不同的已有人群和对感染的反应。Shalek和他的实验室成员也将该技术引入南非，并分析了那里感染TB和HIV的患者的组织样本。

Shalek说：“拥有一个可以随处可见的简单系统，我认为这将是令人难以置信的授权。”

Love的实验室现在正在使用这种方法来分析食物过敏患者的免疫细胞，这可以帮助研究人员确定为什么有些人更有可能对治疗过敏的疗法做出很好的反应。“慢性病仍然存在很多未知因素，而这些类型的工具可以帮助你发现新的见解，”Love说。

该研究小组还与Dana-Farber /哈佛癌症中心的临床研究人员合作，将这项技术应用于发现新的联合免疫疗法，以治疗癌症，这是桥梁项目合作伙伴关系的一部分。