突破性的新方法解開了細胞時間的秘密

這項名為 Zman-seq 的技術(shù)揭示了細胞的歷史，有可能推動癌癥和各種其他疾病的創(chuàng)新療法的創(chuàng)造。

雖然物理學(xué)家仍在爭論阿爾伯特·愛因斯坦關(guān)于時間是一種幻覺的斷言，但生物學(xué)家確信時間對于理解生命作為一個動態(tài)系統(tǒng)的重要性。最近，生物學(xué)家加深了對復(fù)雜生物系統(tǒng)的理解。他們通過使用允許分析大量細胞和分子數(shù)據(jù)的先進工具，并通過檢查導(dǎo)致疾病的細胞網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)這一目標(biāo)。然而，這些對細胞行為和相互作用的深入研究僅提供了單獨的快照復(fù)雜生物體內(nèi)部發(fā)生的事情，無需考慮時間維度和揭示細胞事件的順序。

現(xiàn)在，在最近發(fā)表在《細胞》雜志上的一項新研究中，魏茨曼科學(xué)研究所 Ido Amit 教授實驗室的研究人員首次成功開發(fā)出一種跟蹤和測量體內(nèi)單個細胞隨時間變化的方法。該方法稱為 Zman-seq(來自希伯來語zman，意為“時間”)，包括用不同的時間戳標(biāo)記細胞并在健康或病理組織中跟蹤它們。

使用這種細胞時間機器，研究人員可以了解細胞的歷史以及每個細胞在組織中停留的時間，最終了解該組織內(nèi)發(fā)生的分子和細胞時間變化。

單細胞技術(shù)的進步和局限性

單細胞技術(shù)是生物學(xué)家能夠了解單個細胞內(nèi)部發(fā)生的情況的工具，近年來取得了顯著的進步，這在很大程度上要歸功于充滿活力的單細胞研究社區(qū)，阿米特的實驗室是該社區(qū)的先驅(qū)之一。借助這些工具，現(xiàn)在可以獲得有關(guān)疾病如何發(fā)展以及身體如何對不同藥物做出反應(yīng)的高分辨率圖像，以識別稀有細胞群，破譯哪些細胞彼此相互作用以及它們在組織中的空間分布方式。然而，所有這些重要的見解相當(dāng)于從中獲取許多靜態(tài)圖像并試圖理解情節(jié)。 “知道先發(fā)生的事情并不足以推斷出因果關(guān)系，但如果沒有這些知識，我們就沒有機會真正了解原因是什么以及結(jié)果是什么，”阿米特說。

這項突破性新技術(shù)的開發(fā)始于阿米特實驗室博士后研究員 Daniel Kirschenbaum 博士的研究。 Kirschenbaum 出生于匈牙利，在瑞士獲得神經(jīng)病理學(xué)博士學(xué)位，在那里他研究了膠質(zhì)母細胞瘤，這是最常見和最具侵襲性的腦腫瘤。 “我們通常認為癌癥是細胞生長失控，但事實上，癌癥也是身體，特別是免疫系統(tǒng)控制這種生長能力的喪失，”他說。 “當(dāng)你觀察腫瘤時，它們的很大一部分是由功能失調(diào)的免疫細胞組成的，有時它們占腫瘤中所有細胞的三分之一甚至一半。”

膠質(zhì)母細胞瘤是最具免疫抑制性的腫瘤類型之一。 Kirschenbaum 解釋說：“為了了解如何戰(zhàn)勝這種癌癥，我們需要了解免疫細胞進入腫瘤時會發(fā)生什么，以及為什么它們會失去對抗腫瘤的能力并變得功能失調(diào)。” “理想情況下，我們希望每個細胞上都有一個小時鐘，告訴我們它何時進入腫瘤，以及何時激活指示其變得無能的信號和檢查點。這種回到未來的時間機器被認為是不可能開發(fā)出來的。”

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