突破性的新方法解開(kāi)了細(xì)胞時(shí)間的秘密

這項(xiàng)名為 Zman-seq 的技術(shù)揭示了細(xì)胞的歷史，有可能推動(dòng)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(zhēng)論阿爾伯特·愛(ài)因斯坦關(guān)于時(shí)間是一種幻覺(jué)的斷言，但生物學(xué)家確信時(shí)間對(duì)于理解生命作為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的重要性。最近，生物學(xué)家加深了對(duì)復(fù)雜生物系統(tǒng)的理解。他們通過(guò)使用允許分析大量細(xì)胞和分子數(shù)據(jù)的先進(jìn)工具，并通過(guò)檢查導(dǎo)致疾病的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。然而，這些對(duì)細(xì)胞行為和相互作用的深入研究?jī)H提供了單獨(dú)的快照復(fù)雜生物體內(nèi)部發(fā)生的事情，無(wú)需考慮時(shí)間維度和揭示細(xì)胞事件的順序。

現(xiàn)在，在最近發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一項(xiàng)新研究中，魏茨曼科學(xué)研究所 Ido Amit 教授實(shí)驗(yàn)室的研究人員首次成功開(kāi)發(fā)出一種跟蹤和測(cè)量體內(nèi)單個(gè)細(xì)胞隨時(shí)間變化的方法。該方法稱(chēng)為 Zman-seq(來(lái)自希伯來(lái)語(yǔ)zman，意為“時(shí)間”)，包括用不同的時(shí)間戳標(biāo)記細(xì)胞并在健康或病理組織中跟蹤它們。

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

單細(xì)胞技術(shù)的進(jìn)步和局限性

單細(xì)胞技術(shù)是生物學(xué)家能夠了解單個(gè)細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生的情況的工具，近年來(lái)取得了顯著的進(jìn)步，這在很大程度上要?dú)w功于充滿活力的單細(xì)胞研究社區(qū)，阿米特的實(shí)驗(yàn)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(duì)不同藥物做出反應(yīng)的高分辨率圖像，以識(shí)別稀有細(xì)胞群，破譯哪些細(xì)胞彼此相互作用以及它們?cè)诮M織中的空間分布方式。然而，所有這些重要的見(jiàn)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(méi)有這些知識(shí)，我們就沒(méi)有機(jī)會(huì)真正了解原因是什么以及結(jié)果是什么，”阿米特說(shuō)。

這項(xiàng)突破性新技術(shù)的開(kāi)發(fā)始于阿米特實(shí)驗(yàn)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(xì)胞瘤，這是最常見(jiàn)和最具侵襲性的腦腫瘤。 “我們通常認(rèn)為癌癥是細(xì)胞生長(zhǎng)失控，但事實(shí)上，癌癥也是身體，特別是免疫系統(tǒng)控制這種生長(zhǎng)能力的喪失，”他說(shuō)。 “當(dāng)你觀察腫瘤時(shí)，它們的很大一部分是由功能失調(diào)的免疫細(xì)胞組成的，有時(shí)它們占腫瘤中所有細(xì)胞的三分之一甚至一半。”

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是最具免疫抑制性的腫瘤類(lèi)型之一。 Kirschenbaum 解釋說(shuō)：“為了了解如何戰(zhàn)勝這種癌癥，我們需要了解免疫細(xì)胞進(jìn)入腫瘤時(shí)會(huì)發(fā)生什么，以及為什么它們會(huì)失去對(duì)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(gè)細(xì)胞上都有一個(gè)小時(shí)鐘，告訴我們它何時(shí)進(jìn)入腫瘤，以及何時(shí)激活指示其變得無(wú)能的信號(hào)和檢查點(diǎn)。這種回到未來(lái)的時(shí)間機(jī)器被認(rèn)為是不可能開(kāi)發(fā)出來(lái)的。”

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