80后浙大教授《Cell》全球首次繪制哺乳動物細胞圖譜

　　 來自浙江大學醫學院干細胞與再生醫學中心，浙江大學生命科學研究院等處的研究人員發表了題為“Mapping the Mouse Cell Atlas by Microwell-Seq”的文章，利用低成本、高效率、完全國產化的高通量單細胞測序平臺，全球首次繪制出了哺乳動物細胞圖譜。

　　這一研究成果公布在2月23日的Cell雜志上，文章的通訊作者為浙江大學醫學院郭國驥教授，以及韓曉平副教授（同為第一作者），其他一作為汪仁英、周銀聰、費麗江、孫慧宇和賴淑靜。

（第一排左二為郭國驥教授）

　　單細胞組學技術

　　單細胞技術已經不再是什么新鮮事，幾乎每年Nature Methods展望技術中都會出現它的身影，這主要是由于培養基或者機體中的細胞存在多樣性，或者說是異質性，這為許多實驗分析造成了障礙，因此隨著現代生物學的發展，“平均值”這個詞已經不能滿足我們的需要了，我們要了解細胞之間的差異性。如果能綜合各種單細胞圖譜，那么就能幫助研究人員了解基因調控與基因異質作用機制。

　　在單細胞各種技術中，單細胞測序（single-cell sequencing）已經被越來越多的科學家當作一副新眼鏡，重新審視他們的研究，在細胞水平上分析組織能令研究人員更了解異質性，也更能直接確定細胞的身份，比如新細胞類型（通過比較分子狀態）。目前單細胞 DNA 和 RNA 測序方法正日趨成熟，還有一連串的表觀遺傳技術近期也達到了單細胞水平。也許未來我們就可以繪制同一細胞的多重圖譜了。

　　正如郭國驥教授所指出的，單細胞組學技術使人類能夠從單個細胞的視角，精確解析細胞的分化、再生、衰老以及病變，“這類技術正帶來一場細胞檢測、分類和鑒定的方法學革命”。

　　Microwell-seq高通量單細胞測序平臺

　　雖然目前單細胞測序技術正在日新月異的飛速發展，但是依然缺乏低成本高精度的技術平臺。在最新這項研究中，研究人員利用微孔矩陣、分子標記和擴增技術，高通量、高精度地實現單細胞水平分析，解決了傳統測序中單個細胞核酸物質少、容易丟失、分析成本高的難題。

　　具體來說，研究人員采用的是瓊脂糖這種材料，瓊脂糖是常規實驗材料，看似普通，但是以此為基礎的微孔板可以分析上萬個細胞，通過在捕獲細胞上進行標記，研究人員檢測了單個細胞上所有的mRNA，獲得了重要的數據。

　　由此構建的Microwell-seq高通量單細胞測序平臺不僅能使單細胞測序文庫的構建成本降低了一個數量級，而且也提升了現有單細胞技術的精確度。

　　“以往分析一個細胞需要100元人民幣，而現在我們所研制的平臺只需要2元錢。而且精度比美國目前最先進的設備還要高。”

　　專家認為，郭國驥團隊所構建的Microwell-seq技術平臺，操作簡單、成本低廉，必將推動前沿單細胞測序技術在基礎科研和臨床診斷的普及和應用。

　　首個哺乳動物細胞圖譜

　　利用Microwell-seq，研究人員針對小鼠近50種器官組織的40余萬個細胞進行了系統性的單細胞轉錄組分析，繪制了世界上第一張哺乳動物細胞圖譜。

　　這項研究揭示了之前未能表征的許多組織的單細胞層次結構，指出來自于不同組織的基質細胞，擁有完全不同的基因表達特征，對組織特異性微環境行使重要的調節作用。

　　同時這項研究也建立了基于網絡的“單細胞MCA分析（single-cell MCA analysis）”途徑，可根據單細胞數字表達準確定義細胞類型。這一研究證明了Microwell-seq技術和MCA資源的廣泛適用性。