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科学家尝试一次绘制一个细胞

发布时间:2017-03-10

近日,伦敦慈善机构英国癌症研究宣布,由剑桥大学Greg Hannon率领的分子生物学家、天文学家和游戏设计者团队未来5年将会获得2000万英镑的资助,用于研究乳腺癌交互虚拟—现实图。

这个项目仅是旨在建造新一代细胞图集,细致入微地描述器官和肿瘤的每个细胞的位点及构成的图集的其中一项。英国癌症研究向另一个绘制类似肿瘤图的团队捐助了1600万英镑,该研究主要聚焦代谢和蛋白质。

今年年底,美国国家精神健康研究所(NIMH)将宣布以非凡分子细节绘制小鼠大脑图资助项目的获得者。2月23至24日,研究人员将在加州斯坦福大学聚集,继续讨论《人类细胞图集》,这是旨在绘制人体每个细胞的一项尚未得到资助的计划。

“这是个非常热的话题。”以色列魏兹曼科学研究所研究基因组学免疫系统的Ido Amit说,“它全都是关于位点、位点、位点。科学界知道这一定是下一步。”

分子生物学家Hannon在第一次查看一个肿瘤时既吃惊了却也受到了启发。Hannon和同事利用一个虚拟—实境模型,里里外外地查看血管,收集了大量浸润免疫细胞,并产生了一个创建史无前例的肿瘤图集的想法。“天助我也!”他回忆说,“这将会令人吃惊。”

Hannon最初看到的肿瘤是一个实物模型,真实模型将包括一个肿瘤的每个细胞中数千个基因和数十个蛋白的表达。他希望这样的空间和细节功能能够揭示更多关于影响一个肿瘤对治疗应答的因素。

过去几年,研究人员都热衷于能够让他们测量完整核糖核酸补体(每个细胞中有成千上万个)的技术。这些核糖核酸能够揭示哪些基因被表达,并提供器官或肿瘤内一个细胞的独特功能线索。

但测量方法通常需要将细胞从它们生存的组织中摘除下来。这将会破坏细胞在哪里、与哪些邻居互动的有价值的信息,这些信息可能含有一个细胞功能及其如何在疾病组织中扭曲的新线索。

“单细胞测序技术有很多令人兴奋的地方,也很有前景。”瑞典斯德哥尔摩卡洛琳斯卡医学院分子生物学家Nicola Crosetto说,“但当我们想起癌症和复杂生理组织时,我们需要将相关信息放入空间背景。”

相关技术已经显现。2月6日,魏兹曼研究所的Amit和Shalev Itzkovitz及其同事报告称,他们已经建立了一个由细胞构成的小鼠肝小叶图,这是通过每个细胞的核糖核酸序列完成的。小鼠肝小叶通常被分为同心层;该团队在位于两个层面交界的细胞中发现了独特的基因表达模式。“这个区域不仅是一个过渡区,还是一个拥有特殊功能的新区域。”

与此同时,Hannon也在与马萨诸塞州哈佛大学生物物理学家 Xiaowei Zhuang合作,后者已经研发出了用二进制条形码编码RNA的一种方法,可利用成像技术在细胞内读取。该技术可在一个细胞内同时测试数千个RNA,而无需让其与周围环境失去联系。“每一次我看到这些有突出二维码的图像时,都让我想起了电影《黑客帝国》。”Hannon说。

无论什么样的方法使其走向顶端,研究人员都将需要开发展示数据的新渠道,Hannon说。“虚拟现实非常强大。”他说,“但信息量将会非常大,我们将会需要与信息打交道的新方法。”

(信息来源:中国科学报)