东方时讯网迄今为止，所有全基因组测序技术都通过杀死细胞来窥探其秘密。一旦细胞被测序，这种技术限制就消除了对细胞生物学特征或分子特征进行后续分析的可能性。
由EPFL的BartDeplancke博士和苏黎世联邦理工学院的JuliaVorholt博士领导的团队改进了单细胞RNA测序技术，使得该方法现在可以从单个细胞中获取数千个转录本的序列，从而推断出在不破坏细胞的情况下进行遗传活动。
名为Live-Seq的新技术的开发细节发表在《自然》杂志的一篇文章中(“Live-seqenablestemporaltranscriptomicrecordingofsinglecells”)。这项创新使在微创条件下从活细胞中收集和分析RNA成为可能。
“它[Live-seq]结合了优化的流体力显微镜方法——本质上是一种带有空心悬臂的原子力显微镜，它使我们能够在不裂解细胞的情况下从细胞中提取细胞质(以及mRNA)，并且高度内部开发的敏感单细胞转录组学方法使我们能够从细胞质提取物中存在的微量mRNA中获得全基因组基因表达谱，”Deplancke说。
流体力显微镜或FluidFM使用像注射器这样的微小通道在显微镜下移动微小体积的液体。这使研究人员能够在不破坏细胞的情况下从活细胞中注入和提取RNA等分子。FluidFM由苏黎世联邦理工学院发明，并在早期的一项研究中进行了报道，它已成为单个细胞实验中的多功能工具。
“FluidFM将原子力显微镜的高精度与体积控制分配相结合，在光学控制下可达万亿分之一升(皮升)甚至更低，”Vorholt说。“它可以用作纳米尺寸的注射器，作为微创工具用于各种应用，例如，将液体或小物体注入细胞或从细胞内部提取它们以保持它们的活力。”
除了FluidFM，保存微小细胞质样本和从这些样本中提取RNA序列的能力促成了Live-seq的发展。该技术促进了时间转录组学分析，在这种分析中，可以在细胞寿命的较长时间内在谨慎的时间点监测数千个基因的遗传活动，从而引发了早期无法解决的科学问题。
“借助Live-seq，我们现在可以独特地解决非常有趣且与生物医学相关的问题，例如为什么某些细胞分化或对抗癌药物具有抗性，而它们的姐妹细胞却没有，”Deplancke说。
Live-seq适用性的一个关键问题是该技术是否可以在不破坏细胞生物学的情况下对转录组进行测序。为了解决这个问题，研究人员证明了Live-seq可以区分各种细胞类型，而不会显着改变细胞的功能反应或生长。他们表明，Live-seq可以通过顺序分析暴露于感染前后的巨噬细胞转录组，以及分析专门化为脂肪细胞前后的脂肪干细胞，直接绘制细胞的时间轨迹。
“从转录组学和表型学上取样的细胞似乎都很难与未被探测的细胞区分开来。这对我们来说是一个令人惊讶的结果，因为它表明细胞质取样的影响充其量是微不足道的，”Deplancke说。
Live-seq可以帮助解决生物学中的谜团，这些谜团由于缺乏时间研究的仪器而无法在早期通过实验解决。
“我们不会杀死细胞。这使我们能够监测该细胞接下来会发生什么，例如它是否会分化成特定的细胞类型，它是否会对特定的免疫刺激产生反应，或者它是否会对抗肿瘤药物产生耐药性或易感性”，德普朗克说。“我们可以沿着这些轨迹对细胞进行多次采样，而不会严重影响或杀死细胞。在每个时间点，我们都可以识别与细胞表型变化相关的基因，从而使我们能够找到细胞行为的分子决定因素，这是生物学中一个非常突出的问题。”
Deplancke和他的团队打算应用Live-seq来记录单个细胞在关键生物过程中的分子变化，就像可以将单个图像串成一部讲述故事的电影一样。