新技术可视化组织样本中的所有基因表达而不依赖显微镜

一项新技术使用高通量测序而不是显微镜，从组织载玻片中获得基因表达的超高分辨率图像。

构成人类基因组的大约 30,000 个基因包含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个子集。例如，心脏细胞和肝细胞之间的差异是由表达哪些基因决定的——基因的正确表达可能意味着健康和疾病之间的差异。

直到最近，研究潜在疾病基因的研究人员一直受到限制，因为传统的成像技术一次只能研究少数几个基因。

密歇根大学医学院的 Jun Hee Lee 博士和他的团队开发的一项新技术使用高通量测序而不是显微镜来获得超高分辨率图像组织载玻片的基因表达。他们称之为 Seq-Scope 的技术使研究人员能够以令人难以置信的高分辨率查看每个表达的基因，以及这些细胞内的单个细胞和结构：比人类头发小 0.6 微米或 66 倍 - 击败了当前的方法多个数量级。

“每当病理学家获得组织样本时，他们都会对其进行染色并在显微镜下观察——这就是他们诊断疾病的方式，”分子与综合生理学系副教授 Lee 解释说。“我们没有这样做，而是使用我们的新方法制造了一种微型设备，您可以将其与组织样本重叠，并使用具有空间坐标的条形码对其中的所有内容进行排序。”

每个所谓的条形码都由一个核苷酸序列组成——A、T、G、C 的模式——在 DNA 中发现。使用这些条形码，计算机能够定位组织样本中的每个基因，创建一个类似谷歌的数据库，其中包含从基因组转录的所有 mRNA。

“人们一直在尝试用其他方法来做到这一点，例如微打印、微珠或微流体装置，但由于技术限制，它们的分辨率一直是 20-100 微米的距离。在那个分辨率下，你无法真正看到水平诊断疾病所需的详细信息，”李说。

Lee 补充说，这项技术有可能创造出一种无偏见的系统分析基因的方法。

“每当我们从事科学研究时，我们都必须对两个或三个基因的作用做出假设，但现在我们拥有微观尺度的全基因组数据，以及更多关于患者或模型动物组织内部发生了什么的知识。”

Lee 说，这些知识可用于深入了解为什么某些患者对某些药物有反应而其他人没有。

该团队使用正常和患病的肝细胞证明了该技术的有效性，成功识别了垂死的肝细胞、它们周围的炎症免疫细胞和基因表达改变的肝细胞。

“这项技术实际上显示了人们以前发现的许多已知病理特征，但也显示了许多以以前未被认识的新方式调节的基因，”李说。“Seq-Scope 技术与其他单细胞 RNA 测序技术相结合，可以加速科学发现，并可能导致分子诊断的新范式。”

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材料由密歇根大学提供。由凯利马尔科姆原创。注意：内容可能会根据样式和长度进行编辑。