Nature:千万英镑资助肿瘤细胞图谱,这俩团队有奇招

 

分子生物学家Greg Hannon第一次使用虚拟现实模型在肿瘤细胞上方飞过,他感到无比的惊讶和激动。Greg Hannon和他在英国剑桥大学的同事借助虚拟现实技术飞入血管,真实的看到了渗透性免疫细胞,并提出了一个前所未有的肿瘤细胞图谱想法。

2月10日,英国慈善癌症研究中心宣布,分子生物学家Hannon以及相关的天文学家和游戏设计师团队将在未来五年内获得高达2000万英镑(2500万美元)的资助,用于开发乳腺癌细胞图谱。 Hannon飞过的肿瘤是一个模型,但真正的模型包括每个肿瘤细胞中数以千计的基因和数十种蛋白质表达数据。希望这个空间模型细节可以更多地揭示影响肿瘤对治疗反应的因素。

该项目只是一系列编码字符,旨在建立新一代的细胞图谱:这里的细胞图谱是指能够显示器官或肿瘤位置的地图,目的是描述每个细胞的位置以及状态。

英国癌症研究中心同时授予另一个团队高达1600万英镑资助,以开发类似的肿瘤细胞图谱,这一团队将把注意力集中在代谢物和蛋白质的相关研究。今年年末,美国国家心理健康研究所将宣布赠款的获奖者。2月23 – 24日,研究人员将齐聚在加利福尼亚州的斯坦福大学继续规划人类细胞图谱,研究人员励志规划到人类体内的每个细胞。

细胞—细胞图谱

“这是一个非常热门的话题。”Ido Amit说,他在以色列的Weizmann科学研究所研究免疫系统的基因组学。

在过去几年里,研究人员开发了一些技术,允许他们在单个细胞中对完整的RNA进行测序,其中有的RNA在单个细胞中数以万计。这些RNA可以揭示哪些基因被表达,并提供关于细胞在器官或肿瘤内的独特功能的线索。

但是测序方法通常首先需要把细胞从其生存的环境中取出来。这就破坏了细胞在组织中的位置效应以及细胞与细胞间的相互作用—这些信息可以提供细胞功能的新线索。

斯德哥尔摩Karolinska研究所的分子生物学家Nicola Crosetto说:“单细胞测序技术很先进便利。但是当我们想到癌症和复杂的生理组织时,我们需要把这些单细胞信息放到细胞所处的空间环境中去。”

技术正在不断的快速发展以允许这样做。 2月6日,Weizmann 研究所的Amit和Shalev Itzkovitz和他们的同事报告说,他们已经创建了一个小鼠肝小叶的细胞—细胞图谱,并且完成了每个细胞的RNA序列。肝的小叶通常呈同心层状排列,该团队在位于两层之间的界面处的细胞中发现了独特的基因表达模式。“这个组织区域不仅仅是一个过渡区,”Itzkovitz说。“这是一个具有特定功能的新区域。”

蛋白质相关的肿瘤图谱

与此同时,Hannon与哈佛大学生物物理学家庄晓峰进行实验合作,庄晓峰团队开发了一种使用成像技术在细胞内读取RNA二进制条形码的方法。该技术同时检测单个细胞中的数千个RNA,而不需要将其与周围细胞相分离。

与蛋白质和其他分子相比,RNA的分子制图很简单。英国Teddington国家物理实验室的Josephine Bunch和她的同事正在开发具有小分子(如脂质,药物和代谢物)以及大分子(如蛋白质)详细信息的肿瘤图谱。该方法将允许研究人员在每个样品中评估约50个蛋白质。

斯坦福大学分子生物学家Garry Nolan指出:这听起来不如其他测量技术令人感叹,但这50种蛋白质提供的信息是非常关键的,其可以选择合适的特定组织,鉴定组织中主要细胞类型并且测定在它们中操作的关键分子途径。蛋白质比RNA更能直接反映细胞的功能,并且可以更好地允许研究人员将数据与几十年前发表的细胞图谱联系起来。

Hannon说:“无论什么方法使其成为顶尖,研究人员还需要开发显示数据的新方法。虚拟现实技术非常强大,但信息量如此巨大,我们需要新的信息处理方式。”