Nature Methods：便攜、低成本的單細胞RNA測序新手段

每個細胞的基因表達譜隨其功能而異。從血液或組織樣本中的許多單個細胞中提取RNA可以根據基因表達模式區分細胞。這使科學家有機會確定細胞功能，包括它們在疾病中的作用或對治療的反應。

MIT的研究人員已經開發出一種攜帶型技術，可以快速製備多種細胞的RNA同時進行測序，他們相信這種方法將會更廣泛地被應用。新的技術被稱為Seq-Well，可以讓科學家在組織樣本中更容易識別不同類型的細胞，幫助他們研究免疫細胞如何對抗感染和癌細胞對治療的反應以及其它的應用。

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單細胞測序的難點

對大量細胞進行單細胞測序的關鍵是保持跟蹤哪些RNA轉錄本來自哪個細胞。這需要將細胞分開在單個管或多孔板格中，然後分別轉化成測序文庫。

這個過程用利用毛細管直接吸取細胞內容物的顯微操作可以進行，但不能處理含有數千個細胞大樣本，如血液樣本或組織活檢，且成本在25元至35美元/每細胞。Shalek等人最近開發的微流控技術來讓分選過程自動化和平行化，儘管微流控技術最近在生命科學領域有革命性作用，但所需的設備量使得它不可能被輕易搬運。

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作者對發明的介紹

通訊作者Alex K. Shalek說：「不是選擇用一個標記定義的細胞類型，而用單細胞的RNA測序，我們可以看看某個細胞在特定時刻的表達。」

Shalek和他的同事們在過去幾年的發展單細胞RNA測序策略。在這項新的研究中，他與MIT的化學工程學副教授J. Christopher Love合作創建了一種新的技術，可以使用非常簡單的設備快速分析大量的細胞。

Love博士說：「我們將Shalek的技術和我們的結合起來，是研究人員能夠在不同的臨床樣本和設備的範疇中進行這種測序。這種方法克服了現在的一些障礙，能讓大家更廣泛地採用這些技術。這是一個簡單的系統並帶到能到世界各地去，我認為它有著難以置信的力量。」

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該技術具有快速分析能力

在過去的幾年裡，Love的實驗室開發出一種微型系統，能分離出單個的細胞和檢測每個細胞分泌的抗體和其它蛋白。這個設備類似於一個小型的冰托盤，每個細胞有獨立的隔間。Love開發了一個叫做microengraving的過程使用這些托盤。這些托盤可以容納數以萬計的細胞，來檢測每個細胞蛋白質的分泌。

該發明涉及的簡單設備，來源MIT

Shalek 和Love這兩個在一起合作的研究者，意識到Love開發的從單細胞分析其蛋白分泌的技術能夠用於設計一個攜帶型設備快速、廉價地來進行單細胞RNA測序。

使用此方法對RNA進行測序，研究人員建立了捕捉單個細胞的納米隔間陣列，用有條碼的磁珠捕獲RNA片段。每個納米隔間用半透膜封閉允許化學信號通過。當RNA結合到磁珠上後，將其移除並測序。使用這個過程，每個單元格的成本小於1美元。

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用此技術揭開未知

類似以前的單細胞RNA測序技術，Seq-well過程能夠很好捕獲和分析序列約每個細胞10至15%的RNA轉錄。

在這篇文章中，研究者使用Seq-Well對被稱為巨噬細胞的免疫細胞進行分析，這些巨噬細胞來源於感染了肺結核的樣本。這個新方法讓他們能夠識別不同的現有巨噬細胞群體的對感染的反應。Shalek和他的實驗室成員也將這個技術帶到了南非，在那裡分析結核病人和HIV感染患者的樣本。

Love的實驗室現在使用這種方法來分析人的免疫細胞與食物過敏，這可能有助於研究人員確定為什麼有些人更可能對治療他們過敏的療法反應良好。Love認為在慢性病中仍有許多未知因素，這些類型的工具幫助研究人員發現新的見解。

研究小組還聯手與Dana Farber /哈佛癌症中心的臨床研究者，將此技術應用於新的組合療法治療癌症。

參考資料

Seq-Well: portable, low-cost RNA sequencing of single cells at high throughput

Making single-cell RNA sequencing widely available

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