生物实验技术

微流体PCR和DNA测序让我们能够从大细胞群中挑出单个的细胞进行分析。现在研究人员正在生物学中发现全新水平的复杂性。

数十年来，研究人员一直是对细胞群展开分析。人们认为构成这些细胞群的单个细胞例如干细胞和肿瘤细胞差不多是一样的，细胞生物学家们采用的方法获得的都是这些细胞群特征的平均值。

德克萨斯大学MD安德森癌症中心的遗传学助理教授Nicholas Navin 说：“当前的方法是整体分析肿瘤，由此报告来自细胞群的平均信号。其缺点在于它可能掩盖了最丰富的、也是最恶性的肿瘤细胞亚群。”

然而现在，随着微流体PCR和DNA测序技术的进展使得从这些细胞群中分离出和分析单个细胞变得更为容易。而最让人惊讶地是，研究人员发现这些细胞并不完全相同。事实上，这些细胞群可能是由带有极其不同蓝图的几种亚细胞群组成。这一发现可以帮助癌症研究人员，例如追踪转移细胞。现在，科学家们正利用新的单细胞分析技术去发现哪些细胞具有哪些蓝图，以及是如何影响它们的表型的。

揭露干细胞的异质性

在美国斯坦福医学院，医学、心脏病学和放射学副教授Joseph Wu正在开发一种集成微流体电路用于单细胞实时PCR。这些设备仅需数皮克的RNA就可在单细胞水平上分析基因表达。利用这种方法，Joseph Wu和同事们揭示了采用常规实时PCR有可能看起来是一致的细胞群的异质性。

“从前，由于实时PCR需要数百至数千细胞的RNA，人们猜想收到相同胞外信号的一个细胞群体会对变化做出反应，具有相同基因表达模式。新微流体设备使得我们能够在细胞群内逐个细胞研究基因表达，并揭示了对环境反应可能的细胞异质性，”Joseph Wu说

例如，在近期发表的一篇论文中，Joseph Wu和同事们利用单细胞实时PCR微流体设备比较了人类诱导多能干细胞(hiPSCs)和人类多能干细胞(hESCs)的异质性。它们发现相比hESCs在hiPSCs中基因表达水平差异更大，表明一种不稳定的多能状态。此外，研究小组还发现hiPSCs的分化缓慢且不一致，这有可能会不利于其临床应用。