威尔康奈尔医学最新研究：新方法可精确定位组织中的基因活性和蛋白质

根据Weill Cornell Medicine，纽约长老会和纽约基因组中心研究人员共同领导的一项研究，一种新方法可以以前所未有的分辨率阐明整个器官或肿瘤细胞的身份和活性。

该方法于1月2日在Nature Biotechnology的一篇论文中描述，记录基因活性模式和组织样本中细胞中关键蛋白的存在，同时保留有关细胞精确位置的信息。这使得能够创建复杂的、数据丰富的器官“地图”，包括病变的器官和肿瘤，这可以在基础和临床研究中广泛使用。

研究共同资深作者Dan Landau博士，血液学和医学肿瘤学系医学副教授，威尔康奈尔医学院Sandra和Edward Meyer癌症中心成员，纽约基因组中心核心教员，

说：“这项技术令人兴奋，因为它使我们能够像以前一样绘制组织的空间组织，包括细胞类型，细胞活动和细胞间相互作用。”。

另一位共同资深作者是10x Genomics的Marlon Stoeckius博士，这是一家位于加利福尼亚州的生物技术公司，为组织样本中的细胞分析制作实验室设备。在研究期间，三位共同第一作者分别是Landau实验室的博士后研究员，研究生和研究技术人员Nir Ben Chetrit博士，Xiang Niu博士和Ariel Swett博士。

新方法是科学家和工程师广泛努力的一部分，旨在开发更好的方法来“微观观察”器官和组织的工作方式。近年来，研究人员取得了重大进展，特别是在分析单个细胞或小组细胞中基因活性和其他信息层的技术方面。然而，这些技术通常需要组织的溶解和细胞与其邻居的分离，从而丢失关于轮廓细胞在组织内的原始位置的信息。新方法也以高分辨率捕获空间信息。

该方法称为空间蛋白质和转录组测序（SPOTS），部分基于现有的10x基因组学技术。它使用适用于使用基于普通显微镜的病理学方法对组织样本进行成像的载玻片，但也涂有数千种特殊的探针分子。每个探针分子都包含一个分子“条形码”，表示其在载玻片上的二维位置。当将薄切片的组织样品放置在载玻片上并使其细胞可渗透时，载玻片上的探针分子抓住相邻细胞的信使RNA（mRNA），其基本上是活性基因的转录物。该方法包括使用与组织中感兴趣的蛋白质结合的设计抗体-并且还与特殊的探针分子结合。通过快速，自动化的技术，研究人员可以识别捕获的mRNA和选定的蛋白质，并将它们精确地映射到组织样本中的原始位置。可以单独考虑得到的图，或者将其与样品的标准病理学成像进行比较。

该小组展示了来自正常小鼠脾脏的组织上的斑点，揭示了该器官的复杂功能结构，包括不同细胞类型的簇，它们的功能状态，以及这些状态如何随细胞位置而变化。

突出斑点在癌症研究中的潜力，研究人员还用它来绘制小鼠乳腺肿瘤的细胞组织。由此产生的地图描绘了由蛋白质标记物表示的两种不同状态的称为巨噬细胞的免疫细胞-一种状态是活跃的和抗肿瘤的，另一种是免疫抑制的并且形成保护肿瘤的屏障。

Landau博士，纽约长老会/威尔康奈尔医学中心，

说：“我们可以看到这两种巨噬细胞亚群存在于肿瘤的不同区域，并与不同的细胞相互作用-微环境的差异可能会推动其独特的活动状态。”。

肿瘤免疫环境的这些细节-由于免疫细胞在肿瘤内的稀疏性而常常无法解决的细节-可能有助于解释为什么一些患者对免疫增强治疗有反应，有些则没有，因此可以通知设计他补充说，未来的免疫疗法。

SPOTS的初始版本具有空间分辨率，因此所得数据集的每个“像素”都会汇总至少几个细胞的基因活性信息。然而，研究人员希望很快将这一分辨率缩小到单细胞，同时增加其他层关键的细胞信息，Landau博士说。

许多威尔康奈尔医学博士和科学家保持关系并与外部组织合作，促进科学创新并提供专家指导。该机构公开这些披露以确保透明度。有关此信息，请参阅Landau博士的个人资料。

参考资料：《New method precisely locates gene activity and proteins across tissues》

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