細胞演的“電影”，你會來看嗎?8月17日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院合成生物學研究所研究員陳萬澤以共同第一作者身份，在國際頂級期刊《自然》(Nature)上發(fā)表長文，介紹了團隊在國際首創(chuàng)的活細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)(Live-seq)。

據(jù)悉，該技術(shù)可以在細胞保持存活的狀態(tài)下，看清它的“前世今生”。

跟蹤細胞動態(tài)變化

要了解細胞的過去、現(xiàn)在和未來，需要知道它們在不同時間里基因表達的變化。

當前，單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)是了解細胞狀態(tài)的重要手段，就像看一張“高清照片”，通過單細胞測序能夠看清細胞當下基因的表達狀態(tài)。但是細胞狀態(tài)的變化實際上更像“電影”，而“照片”顯然無法看到它的過去和未來。

“利用單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的前提，是需要將細胞裂解，提取其中的RNA來測定每個基因表達量的高低，但這樣就不能避免地‘殺’死了細胞。”陳萬澤說道。

通過近七年的努力，陳萬澤與合作者開發(fā)了活細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)Live-seq，其核心是通過對活細胞中的部分細胞質(zhì)進行微創(chuàng)提取，并對極其微量的細胞質(zhì)RNA進行擴增，實現(xiàn)在進行單細胞轉(zhuǎn)錄組測序后，依舊保持細胞的存活和功能，從而可以跟蹤細胞的動態(tài)變化。

論文通訊作者、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院教授Bart Deplancke表示，該技術(shù)兼具全基因表達分辨率和動態(tài)解析能力，是目前對單細胞轉(zhuǎn)錄組直接動態(tài)測量、偶聯(lián)細胞現(xiàn)有狀態(tài)和其后續(xù)表型的唯一解決方案。

“釣”出細胞中的RNA

如何在不殺死細胞的前提下，看到細胞的動態(tài)變化?

“我們首先想到的是外泌體，它是細胞向外面吐出來的小泡，里面有蛋白、RNA等物質(zhì)。如果我們把單個細胞的外泌體都收集起來，再對其中的RNA進行測量，或許就可以在一定程度上反映細胞狀態(tài)而又不殺死細胞。”陳萬澤說道。

隨后，陳萬澤嘗試利用在生命科學領(lǐng)域小眾的原子力顯微鏡，這種設(shè)備上有一個很尖的硅探針，多用來檢測物質(zhì)表面性質(zhì)。

“這種探針很細，對細胞的損傷很小，就像‘魚鉤’一樣，改造后可以把細胞中的RNA‘釣’出來，又能保證細胞繼續(xù)存活。我們改造了數(shù)十個探針后，結(jié)果只在兩個細胞上成功‘釣’到了基因。”陳萬澤回憶道。當時購買一個原子力顯微鏡探針需要800美元，研究成本太高，成功率太低，讓這項研究再次面臨阻礙。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院學科交叉氛圍濃厚，在一次偶然的學術(shù)交流中，陳萬澤與導師了解到，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的Julia Vorholt實驗室開發(fā)了一種特殊的原子力顯微鏡，能夠吸出一部分的細胞質(zhì)。

一番交流后，兩個課題組一拍即合，展開了聯(lián)合攻關(guān)。聯(lián)合團隊對一系列的實驗過程進行了優(yōu)化，以保證實驗結(jié)果的可靠性。

據(jù)悉，利用這種方法，細胞存活率能達到85%~89%之間。(首席記者 袁斯茹)