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圣犹达儿童研究医院、国家基因组分析中心和阿德莱德大学的科学家创建了一种单细胞 RNA 分析方法，其成本比其他技术便宜 47 倍，而且更具可扩展性。
单细胞RNA测序为科学家提供了关于健康和疾病中基因表达的重要信息。然而，该技术成本高昂，且通常无法分析大量细胞。来自圣犹达儿童研究医院、美国国家基因组分析中心和阿德莱德大学的科学家创建了一种将显微镜技术与单细胞RNA分析相结合的方法，以克服这些局限性。这项名为Single-Cell Transcriptomics Analysis and Multimodal Profiling through Imaging（STAMP）的技术可以分析数百万个单细胞，成本仅为现有方法的一小部分。这项研究成果今日发表在 《细胞》杂志上。
“我们创造了一种技术，让我们在单细胞分析的数字游戏中占据优势，与目前通常的数万个细胞分析方法相比，它的成本效益提高了一个数量级，并且使我们能够同时分析一百万个细胞，使其更具可扩展性。”共同通讯作者、 圣犹达空间组学中心 主任兼 发育神经生物学系成员Jasmine Plummer博士说 。
研究人员将细胞从组织中分离出来，直到它们成为独立的、互不相连的细胞。然后，他们将这些细胞固定或“盖印”到显微镜载玻片上，这种方法会杀死细胞，但会“锁定”它们的时间，包括它们的形状和表达的基因。随后，科学家们添加了与特定RNA序列结合后在显微镜下发光的分子。
研究人员将他们的研究结果与已发表的基因表达数据图谱进行了比较，发现他们可以同时表征多个免疫细胞，并区分诱导多能干细胞的不同发育阶段。他们计算出，分析1000个个体的免疫细胞通常需要花费356万美元，而扩大STAMP规模进行同样的分析则需要花费7.5万美元，减少了47倍。
消除单细胞分析中的偏差，同时保持灵敏度
“目前的单细胞RNA测序技术需要通过推断来确定细胞类型等信息，但STAMP技术使我们能够直接检测细胞，”Plummer说道。“许多目前的单细胞方法也会根据细胞形状产生偏差，通常会遗漏包括神经元在内的形状不规则的细胞。”
传统的RNA测序技术需要细胞在进行分析之前先通过一个试管。细胞的形状越球形、越简单，细胞在这些仪器中移动得就越顺畅，从而导致结果出现一些偏差。STAMP技术在显微镜载玻片上进行，避免了这个问题，并能够呈现更多样化的细胞类型。
为了确保灵敏度，研究人员将癌细胞稀释到许多其他细胞的悬浮液中。STAMP 在一张载玻片上检测到了大约 85 万个细胞中的两个癌细胞。
“能够分析一百万个细胞至关重要，因为只需一个细胞就能逃脱癌症治疗，我们已经证明，STAMP 使我们能够以数值优势和易于操作的方式可视化和检测这些细胞，这对于未来临床应用的潜在发展至关重要。”
单细胞RNA测序仍然价格高昂，尤其对于那些缺乏资金、专业设备或计算基础设施的研究机构而言。然而，几乎所有研究机构都能轻松获得显微镜。
“作为科学家，我们相信我们所看到的，”Plummer说道。“STAMP 在单细胞分析方面提供了两全其美的优势：定量基因表达数据和在显微镜下直观检查细胞的能力。我们希望这些特性，加上它的便捷性和成本效益，能够帮助其他人在未来发现新的生物学和临床用途。”
STAMP: Single-Cell Transcriptomics Analysis and Multimodal Profiling through Imaging
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