博文
《科学》关注单细胞技术
||
数十年来，研究人员一直是对细胞群展开分析。开展这样研究的重要前提是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。最近几年，单细胞分析技术逐渐受到人们的重视。
但单细胞也面临着许多困难。从技术上说，存在几方面问题。首先，无论是针对一个特异性大分子，还是在OMIC水平上进行分子分析，都存在单细胞提取物数量少，难以分析的困难，这甚至可以说是不可能完成的，因此增加灵敏度势在必行。其次，高通量分析也是瓶颈，要想获得单细胞分析确切的分析结果，研究人员必须快速准确分析多个细胞，这并不容易。最后，单细胞分析常需要多种方式分析，这不仅由于细胞存在于一种异质性环境汇总，而且也在同一时间，也需要测量多个参数。
单细胞技术是当前生物学技术的前沿，可以给科学家提供许多新的生物学信息，不仅可以严整过去经典方法的结论，而且可以发现许多新的规律。如单细胞技术首先可以让科学家检验是否真的存在细胞平均值指标，也就是说过去的多细胞研究方法是否真的可靠，以及这种传统研究技术的精确程度如何。单细胞检测方法可提供非常丰富的信息，有时候是未曾意料，或者过去被人们掩盖的信息。今日《科学》的专题就是关于单细胞检测方法，有三篇相关综述，分别是关于酶活性、转录反应和代谢状态的单细胞检测技术。注意今天的《科学》封面就是选择的单细胞技术。
单细胞技术显然是信号检测方面的巨大进步，使用各种技术可以对一个细胞某一状态的变化参数进行检测。许多情况下，检测细胞时间反应比较容易，基因转录比较容易受到干扰，同样处理条件下，有的细胞基因表达增强，有的保持沉默。这显然可以让我们重新考虑一个最基本的问题，是否不同的反应方式恰好是多细胞生物应对外界环境的聪明策略，以达到在不利环境时节省资源或增加生存机会的目的。或者这种变化存在物理规律的限制，是小规模分子随几性的必然表现。Sanchez和Golding对各种研究模型进行了综述，从细菌到动物细胞，试图从多个层面阐述基因表达的物理学或生物物理学特征。
Levine等则给我们展示了连续检测蛋白活性的进展，研究发现，细胞内蛋白活性并不是稳定不变，而是存在多种方式的波动性。他们不仅对这些波动性特点进行了详细介绍，而且分析了产生这些波动的可能原因。其实这种变化简直就是一种必然，生物体的波动性改变普遍存在于各个层面，从呼吸血压睡眠清醒这些宏观变化，到激素、免疫、生物电、神经反射这些调节层面的变化，直到细胞分子水平上，细胞膜电位、细胞内钙离子、活性氧、能量代谢，几乎所有的生物学信息都具有波动性变化特征。
Zenobi重点强调了方法学的进展，特别是质谱分析，这种技术可以对单细胞大量分子进行定量分析。这方面比较有挑战性的问题是对单细胞快速变化的代谢性特征进行同步检测。
https://www.sciencemag.org/content/342/6163/1187.full
Review Genetic Determinants and Cellular Constraints in Noisy Gene Expression
o Alvaro Sanchez and
o Ido Golding
Science6 December 2013: 1188-1193.
o Abstract
Review Functional Roles of Pulsing in Genetic Circuits
o Joe H. Levine,
o Yihan Lin,
o and Michael B. Elowitz
Science6 December 2013: 1193-1200.
o Abstract
Review Single-Cell Metabolomics: Analytical and Biological Perspectives
o R. Zenobi
Science6 December 2013: 1243259
o Abstract
https://blog.sciencenet.cn/blog-41174-747480.html
上一篇：《自然》报道美学者解析热敏感离子通道结构
下一篇：蛇类进化研究获重要进展
