Cell：新技术成功可视化观察组织样本中的所有基因表达

2021年6月30日讯/生物谷BIOON/---构成人类基因组的3万个左右的基因含有对生命至关重要的指令。然而，我们的每个细胞在其日常功能中只表达这些基因的一部分。例如，心脏细胞和肝脏细胞之间的区别是由哪些基因的表达决定的---基因的正确表达可能意味着健康和疾病之间的区别。

在此之前，由于传统成像技术一次只能对少数几个基因进行研究，科学家们对潜在疾病基因的研究一直受到限制。

在一项新的研究中，来自美国密歇根大学医学院的Jun Hee Lee博士和他的团队开发出一项新技术，它使用高通量测序，而不是显微镜，从组织切片中获得基因表达的超高分辨率图像。这项他们称之为Seq-Scope的技术使人们能够以极高分辨率（0.6微米）观察到每一个基因的表达，以及单个细胞和这些细胞中的结构。这种分辨率比目前的方法要高好几个数量级。相关研究结果发表在2021年6月24日的Cell期刊上，论文标题为“Microscopic Examination of Spatial Transcriptome Using Seq-Scope”。

Lee解释说，“每当病理学家得到一个组织样本时，他们会对其进行染色并在显微镜下观察---这是他们诊断疾病的方式。我们的新方法不是这样做。利用这种新方法，我们制造了一个微型装置，将组织样本覆盖在它的上面，用带有空间坐标的条形码对其中的一切进行测序。”

每个所谓的条形码是由核苷酸序列---DNA中的碱基A、T、G和C---组成的。利用这些条形码，计算机能够定位组织样本中的每一个基因，从而构建出一个类似于谷歌的数据库，记录所有从基因组中转录的mRNA。

Lee说，“人们一直在尝试用其他方法做这件事，如微打印、微珠或微流控设备，但由于技术限制，它们的分辨率一直是20～100微米的距离。在这种分辨率下，你无法真正看到诊断疾病所需的细节水平。”

Lee补充说，这项技术有可能创造出一种无偏见的系统化方式来分析基因。“每当我们做科学时，我们不得不对两三个基因的作用做出假设，但现在我们有了微观尺度的全基因组数据，对患者或模型动物的组织内发生的事情有了更多的了解。”Lee说，这些知识可能用来深入了解为什么某些患者对某些药物有反应，而另一些患者却没有。

Seq-Scope技术，图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.05.010。

Lee团队使用正常和患病的肝细胞证明了该技术的有效性，成功地识别了垂死的肝细胞，它们周围发炎的免疫细胞和基因表达改变的肝细胞。

Lee说，“这项技术实际上显示了人们以前发现的许多已知的病理特征，但也有许多基因以一种新的方式被调控，而这种调控方式是以前没有认识到的。Seq-Scope技术与其他单细胞RNA测序技术相结合，可能加速科学发现，并可能导致分子诊断的新方式。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Chun-Seok Cho et al. Microscopic Examination of Spatial Transcriptome Using Seq-Scope. Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.05.010.