一項名為Zman-seq的新方法可能為癌癥等疾病的治療帶來重大突破。來自以色列魏茨曼科學研究所的Ido Amit實驗室的研究人員首次成功開發(fā)出一種追蹤和測量體內(nèi)單個細胞變化隨時間而變的方法。

這項研究成果發(fā)表在《Cell》雜志上，題為“時間分辨的單細胞轉(zhuǎn)錄組學定義了膠質(zhì)母細胞瘤中的免疫軌跡”。

這一名為Zman-seq（來自希伯來語單詞“zman”，意為“時間”）的方法涉及使用不同時間標記標記細胞，并在健康或病理組織中跟蹤它們。通過這種細胞時間機器，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，最終實現(xiàn)對組織內(nèi)發(fā)生的分子和細胞時間變化的理解。

研究人員寫道：“解讀在時間上發(fā)生的免疫適應的細胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變對于推動生物學至關(guān)重要。目前缺乏捕獲細胞動態(tài)的實證體內(nèi)基因組技術(shù)。我們提出了Zman-seq，這是一種單細胞技術(shù)，通過在循環(huán)免疫細胞中引入時間戳來記錄時間動力學，將其在組織中跟蹤數(shù)天。應用Zman-seq解析了膠質(zhì)母細胞瘤中免疫微環(huán)境的細胞狀態(tài)和分子軌跡?！?/p>

這項新技術(shù)的發(fā)展始于Ido Amit實驗室的博士后研究員Daniel Kirschenbaum的研究。Kirschenbaum出生在匈牙利，在瑞士攻讀神經(jīng)病理學博士學位，專注于研究膠質(zhì)母細胞瘤，這是最常見和最具侵襲性的腦腫瘤之一。他表示：“我們通常認為癌癥是細胞失控增長的結(jié)果，但事實上，癌癥也是身體，尤其是其免疫系統(tǒng)，失去控制這種增長的能力。”他補充說：“當你觀察腫瘤時，它們的大部分由功能失調(diào)的免疫細胞組成，有時占據(jù)腫瘤細胞的三分之一甚至一半。”

膠質(zhì)母細胞瘤是免疫抑制型腫瘤中最為顯著的一種。“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，何時激活使其失效的信號和檢查點。這種回到未來的時間機器被認為是不可能開發(fā)出來的。”

研究人員決定嘗試在細胞進入腫瘤之前將其標記，采用不同時間點的熒光染料，隨后能夠準確了解每個細胞何時進入組織以及停留的時間。

Kirschenbaum補充說，挑戰(zhàn)在于以最佳方式在血液中對細胞進行染色，確保染料不會到達組織本身，或在血液中停留時間過長，可能與下一個染料混合。同時，染料必須在足夠長的時間內(nèi)停留在細胞上，以便測量它們。

使用Zman-seq，Kirschenbaum和他的同事們能夠深入了解為什么免疫系統(tǒng)在對抗膠質(zhì)母細胞瘤時如此功能失調(diào)?！袄纾覀冋故玖朔Q為自然殺傷細胞的免疫細胞，正如其名字所示，對殺滅異常細胞至關(guān)重要，因為腫瘤劫持了它們的殺傷機制，而這在它們進入腫瘤后不到24小時內(nèi)就發(fā)生了。這解釋了為什么利用免疫系統(tǒng)對抗膠質(zhì)母細胞瘤的治療嘗試是如此無效，” Kirschenbaum說。

Amit實驗室的研究人員現(xiàn)在正在開發(fā)阻斷免疫失活腫瘤檢查點的方法，以重新激活膠質(zhì)母細胞瘤和其他難治性腫瘤中的免疫系統(tǒng)。此外，他們計劃將Zman-seq改編為研究人體內(nèi)細胞的時間動態(tài)?！袄纾S多癌癥患者在手術(shù)前接受治療。我們希望使用該方法在此期間對身體內(nèi)的免疫細胞進行染色，以便在手術(shù)后更好地了解腫瘤中免疫細胞的動態(tài)，并優(yōu)化患者的治療，” Kirschenbaum補充說。

Amit表示：“直到今天，有很多不同的方法嘗試分析單細胞數(shù)據(jù)并根據(jù)不同參數(shù)將它們沿時間軸排列。但這些方法在選擇事件序列方面都有一定的主觀性?！彼f：“Zman-seq提供了‘硬性事實’，實證測量使科學家能夠理解進入腫瘤時免疫和其他細胞經(jīng)歷的事件精確順序，這可能導致對癌癥和其他疾病生成更有效療法的全新思維?！?/p>

參考文獻：“Time-resolved single-cell transcriptomics defines immune trajectories in glioblastoma.”

編輯：王洪

排版：李麗