科学家现在可以从在实验室培养皿表面生长的种群中选择单个细胞，并研究其分子含量。由多伦多大学研究人员开发的新工具将使人们能够对干细胞和其他稀有细胞类型进行更深入的研究，以开发疗法。

该方法是第一种将细胞显微镜与组学平台结合使用的方法，可将肉眼可见的细胞物理参数(如外观，表面标志物的存在或细胞与细胞之间的接触)链接到它们的分子组成。

化学和生物医学教授亚伦·惠勒(Aaron Wheeler)表示：“我们使用户能够拍摄精美的荧光显微镜图像，以学习关于原位生长的细胞的一切知识，然后将这些信息与细胞的基因组，转录组和蛋白质组联系起来。”唐纳利细胞与生物分子研究中心的工程负责人。

今天在《自然通讯》杂志上发表的一篇论文中描述了该平台。

该方法被命名为DISCO，用于-Omics单细胞的数字微流分离，该方法使研究人员可以选择本地环境中的单细胞，并使用DNA和蛋白质测序技术分析其内容，以读取细胞的DNA(基因组)，基因的RNA转录本(transcriptome)和蛋白质分子(proteome)。

在过去五年中，单细胞分析的兴起使研究人员能够测量每个细胞中成千上万个分子，从而改变了他们研究颗粒状组织和器官的能力。但是这些方法会丢失有关细胞物理特征和局部环境的重要信息，因为在分析之前必须将细胞置于悬浮状态并彼此分开。

“单细胞组学正在发生一场革命，”加拿大微流体生物分析研究主席惠勒说。“但是我遇到的人感到失望的是，他们无法在其原位环境中捕获有关该细胞的表型信息。”

他说：“而且我认为我们也许能够提出一种从该群体中选择特定细胞并进行分析的方法。”

DISCO由装有高频激光的显微镜和用于收集细胞材料的微流控芯片组成。显微镜允许用户在将激光照射到目标细胞上之前对其进行详细拍摄。激光产生的能量会在细胞附近形成一个微小的气泡并使其破裂，从而破裂其膜，并将其内含物向上喷射到微流控芯片上的小滴中，然后从中取出进行分子测序。

“我们的平台专注于单细胞悬浮时丢失的元数据，细胞位置，细胞的形态学特性，与谁相邻的东西?这些都是我们在进行单细胞测序之前可以捕获的所有东西， ”实验室的博士后研究员埃里卡·斯科特(Erica Scott)说，他与两名博士学位一起引领了这项工作。实验室的学生朱利安·拉曼纳(Julian Lamanna)和哈里森·爱德华兹(Harrison Edwards)。

她说：“据我们所知，这是唯一一个可以在培养物中吸收细胞并进行此类操作的平台。”

在原理实验的证明中，研究人员证明了DISCO能够将组学数据忠实地与并排培养的单个人和小鼠脑癌细胞关联起来。

但是这些发现也使人们更加关注细胞之间的接触可以影响其分子状态的程度。多达5,000个小鼠基因的表达(约占基因组的五分之一)在被人类细胞而不是自己的亲属包围的单个小鼠细胞中发生了改变。

这一发现可能对许多试图通过在小鼠体内生长从而更好地了解健康和患病人体组织(例如肿瘤)的实验室具有重要意义，以便可以在全身环境中对其进行研究。惠勒说，如果基因表达在人类移植物中受到类似的影响，这些变化可能会对治疗发展产生影响。

幸运的是，随着研究人员正在努力使DISCO适应组织切片的分析，DISCO可能很快就会提供一个进入其自然环境中细胞的窗口。他们的最终目标是将DISCO应用于稀有细胞类型的研究，例如干细胞，其再生潜力在很大程度上受到其周围环境的调节，以帮助推进新疗法。