關(guān)注基因組編輯技術(shù)

《Nature Methods》盤點2011年度技術(shù)，選出了受關(guān)注的技術(shù)成果：人工核酸酶介導(dǎo)的基因組編輯（genome editing with engineered nucleases）技術(shù)。

　　除了基因組編輯以外，《Nature Methods》也整理出了2011年值得關(guān)注的幾項技術(shù)，分別為：單細胞技術(shù)（Single-cell methods）、功能基因組資源（Functional genomic resources）、糖蛋白組學(xué)（Glycoproteomics）、單倍體因果突變（Causal mutations in a haploid landscape）、單層光生物成像（Imaging life with thin sheets of light）、非模式生物（Non?model organisms）、光基礎(chǔ)電生理學(xué)（Light-ba[x]sed electrophysiology）和RNA結(jié)構(gòu)（RNA structures ）。

　　其中單細胞或者單分子之類的技術(shù)幾乎每年都會出現(xiàn)在Nature Methods的這一名單中，比如去年的單分子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)（Single-molecule structure determination）。所謂單細胞技術(shù)很好理解，就是相對于群體細胞研究，針對單個細胞的研究技術(shù)，由于培養(yǎng)基或者機體中的細胞存在多樣性，或者說是異質(zhì)性，這為許多實驗分析造成了障礙。可以說，隨著現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，“平均值”這個詞已經(jīng)不能滿足我們的需要了，我們要了解細胞之間的差異性。

　　然而要進行單細胞分析也困難重重，從技術(shù)上說也存在幾個方面的問題。首先無論是針對一個特異性大分子，還是在OMIC水平上進行分子分析，都存在單細胞提取物數(shù)量少，難以分析的困難，這甚至可以說是不可能完成的，因此增加靈敏度勢在必行。

　　除此之外高通量分析也是一個瓶頸，要想獲得單細胞分析確切的分析結(jié)果，研究人員必須快速而準確的分析多個細胞，這并不容易。另外單細胞分析也常常需要進行多種方式分析，這不僅是由于細胞存在于一種異質(zhì)性環(huán)境匯總，而且也在同一時間，也需要測量多個參數(shù)。

　　不過值得慶幸的是，今年在這些方面都不斷有好消息傳出，比如質(zhì)譜流式細胞分析技術(shù)，這種技術(shù)采用了同位素作為抗體標記，替代熒光探針，從而延伸了流式細胞儀的多元分析能力。這篇題為“Single-Cell Mass Cytometry of Differential Immune and Drug Responses Across a Human Hematopoietic Continuum”的文章由多倫多大學(xué)和斯坦福大學(xué)完成，他們采用同位素標記抗體，結(jié)合質(zhì)譜分析的方法實現(xiàn)了同時對細胞表面多達一百種標記物的檢測。

　　通常采用的熒光抗體標記細胞表面蛋白結(jié)合流式細胞術(shù)檢測的方法，雖然能實現(xiàn)細胞分選，但只能夠同時識別6-10種不同顏色的熒光，且還需盡量避免發(fā)生熒光重疊。而這項研究通過這個可以稱為大量細胞計數(shù)法的方法，觀察了人類骨髓產(chǎn)生的不同形態(tài)細胞中及表面的34種物質(zhì)，不但能正確歸類10多種不同類型的免疫細胞，還能觀察到各類免疫細胞的內(nèi)部變化，從而預(yù)知可能發(fā)生的變化。這將有助于更快更廣泛的測量處方藥對人體細胞的反應(yīng)及功效，提前發(fā)現(xiàn)細胞病變，研發(fā)出針對個人的治療藥物。

　　另外在基因表達分析研究中，數(shù)字逆轉(zhuǎn)錄酶PCR（digital reverse-transc[x]riptase）技術(shù)，結(jié)合微流體設(shè)備也幫助實現(xiàn)同時監(jiān)控上百個單細胞中上百個基因的表達。今年的一項研究證明了這一點：Single-cell dissection of transc[x]riptional heterogeneity in human colon tumors。這項有關(guān)腫瘤異質(zhì)性的研究利用新技術(shù)對數(shù)百個結(jié)腸癌細胞進行了單細胞基因表達分析，由此獲得了人類結(jié)腸癌異質(zhì)性圖譜。

　　隨著單細胞分析技術(shù)越來越多的用于解答生物問題，對于靈敏度和高通量的要求也在不斷增加，尤其是在大分子分析方面?D?D這比DNA和RNA分析的需求更多，而且商業(yè)用途的需求也越來越多。