細(xì)胞活動(dòng)3D視圖闡明周圍環(huán)境 將打開(kāi)識(shí)別稀有細(xì)胞類型的大門

正如不知道上下文的情況下很難理解對(duì)話一樣，生物學(xué)家在不了解細(xì)胞環(huán)境的情況下也很難理解基因表達(dá)的意義。為解決這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)普林斯頓大學(xué)工程學(xué)院研究人員開(kāi)發(fā)了一種新方法，整合了來(lái)自同一組織樣本的多個(gè)切片的基因表達(dá)信息，提供了健康和疾病中的細(xì)胞活動(dòng)的三維(3D)視圖，包括常見(jiàn)的皮膚癌和鱗狀細(xì)胞癌。

新方法可闡明細(xì)胞周圍的環(huán)境，方便生物學(xué)家更好地理解基因表達(dá)信息。研究人員希望，新方法將打開(kāi)識(shí)別稀有細(xì)胞類型的大門，并幫助醫(yī)生更精確地選擇癌癥治療方案。相關(guān)論文16日發(fā)表在《自然·方法》雜志上。

將基因表達(dá)與細(xì)胞環(huán)境聯(lián)系起來(lái)的基本技術(shù)被稱為空間轉(zhuǎn)錄組，已存在多年。科學(xué)家將組織樣本分解到一個(gè)微尺度的網(wǎng)格上，并將網(wǎng)格上的每個(gè)點(diǎn)與基因表達(dá)的信息聯(lián)系起來(lái)。但目前的計(jì)算工具只能在兩個(gè)維度上分析基因表達(dá)的空間模式。使用單個(gè)組織樣本的多個(gè)切片的實(shí)驗(yàn)，很難合成組織中細(xì)胞類型的完整圖景。

普林斯頓大學(xué)開(kāi)發(fā)的新方法PASTE，整合了來(lái)自同一組織樣本的多個(gè)切片的信息，提供了腫瘤或發(fā)育中器官內(nèi)基因表達(dá)的3D視圖。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中的序列覆蓋范圍因技術(shù)或成本問(wèn)題而受到限制時(shí)，PASTE還可將來(lái)自多個(gè)組織切片的信息合并到具有更豐富基因表達(dá)信息的單個(gè)2D切片中。

該技術(shù)可對(duì)單個(gè)組織樣本的多個(gè)切片進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)細(xì)胞的基因表達(dá)譜對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分類，同時(shí)保留細(xì)胞在組織中的物理位置。

研究人員將PASTE應(yīng)用于從4名不同患者的皮膚癌活檢中收集的數(shù)據(jù)。此前對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析表明，細(xì)胞類型錯(cuò)綜復(fù)雜，癌細(xì)胞和健康細(xì)胞高度混雜在一起。然而，PASTE方法顯示，3個(gè)患者樣本中明顯的低空間相干性或是由于實(shí)驗(yàn)中的低序列覆蓋率導(dǎo)致的。

研究人員整合了幾個(gè)這樣的切片，并有效地增加了數(shù)據(jù)的覆蓋面后，得到了更多空間上連貫的細(xì)胞分組，這比組織中隨機(jī)定位的每一種細(xì)胞類型更合理。(實(shí)習(xí)記者張佳欣)

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