近期最受關注的基因組測序研究

　　想象一下有人遞給你一杯奶昔，要你鑒別出里面所有的東西。或許你能夠辨別出有一點點的草莓或是酸奶的味道。但總體上它的味道就像是無法分辨的成分構成的混成品。

　　現在再想象一下，這杯奶昔是由來自大腦的2萬個碾碎了的細胞所組成。你可以通過測試來確定樣本中有什么分子，這就是科學家們現在所做的事情。這當然會提供給你有用的信息，但它無法告訴你這些分子最初來自哪個細胞，它只會提供整個奶昔的平均細胞概況。

　　談到我們身體的組織，平均數幾乎總是有誤導性。正如你知道沒有叫做一種草莓香蕉菠菜橙子酸奶的“平均”的食物一樣，科學家們知道組織中也不止一種細胞類型。

　　哈佛醫學院系統生物學教授和系統生物學系主任Marc Kirschner說：“如果你取得一大塊組織，將它磨碎分析RNA，你就不會知道它表明了群體中的每個細胞在做什么，或是群體中沒有任何一個細胞在做的事情。”

　　麻煩的是，一次一個細胞或一種細胞類型這樣來確定組織的特征既昂貴、費時又棘手。

　　Kirschner和哈佛醫學院遺傳學助理教授Steven McCarroll在5月21日的《細胞》（Cell）雜志上發表了兩篇獨立的論文稱，他們的實驗室開發出了一些高通量技術，能夠在樣本進入到攪拌器中去之前，快速、輕松、廉價地賦予每個細胞獨特的遺傳條形碼。由此，科學家們可以分析復雜的組織，描繪出每個細胞的概況。

　　研究小組希望他們的技術將能夠幫助生物學家們更深入地發現和分類機體中的細胞類型，繪制出大腦一類復雜組織中的細胞多樣性圖譜，更好地了解干細胞分化，以及獲得更多有關疾病遺傳學的認識。

　　基因表達（特定細胞中的基因活性模式）是從大腦認知到受精卵的發育，生物學中每個過程的基礎。50年前科學家們就已經知道，就像指紋一樣基因表達因細胞而異，它使得皮膚細胞不同于肝細胞，使得一些肝細胞不同于另一些肝細胞。但他們一直無法有效地在單細胞水平上對包含多個細胞類型的樣本進行基因表達檢測。

　　McCarroll實驗室的Macosko提出了一種叫做Drop-seq的技術。Kirschner課題組的Klein則設計出了一種稱之為inDrops的方法。

　　它們如何發揮作用

　　兩個研究小組各自開發了一些方法利用微珠將大量不同的DNA條形碼同時傳送到幾十萬納米大小的液滴中。兩種方法都利用了微流體裝置來將細胞和微珠一起裝入這些液滴中。這些液滴是在一個小型裝配線上生成，沿著一根頭發寬的槽道流動。

　　微珠條形碼附著到每個細胞的一些基因上，因此科學家們可以一批次測序所有的基因，追蹤每個基因的來源細胞。Macosko和Klein采用不同的方法生成了他們的微珠。液滴在這個過程中按不同的步驟破裂。其他的一些化學方面也有差異。但結果是一樣的。

　　Klein說：“通過Drop-seq或inDrops運行一個批次的細胞，科學家們就可以看到整個樣本中表達了哪些基因——并可以按每個細胞進行排序。”

　　然后他們利用計算機軟件揭示混合物中的一些模式，包括哪些細胞具有相似的基因表達譜。這提供了一種方法來分類原始組織中的細胞類型——并有可能發現新的細胞類型。

　　當前的一些方法可以讓研究人員一天以數千美元的成本生成96個單細胞表達譜。相比之下，Drop-seq每天只需6.5美分就可生成1萬個單細胞表達譜。

　　不同的目標

　　McCarroll、Macosko和同事們當前正利用Drop-seq興奮地探索大腦。Kirschner、Klein和同事們則對包括干細胞發育在內的其他領域非常感興趣。