当科学家想要在分子水平上研究心脏或大脑等器官内的单个细胞时，他们通常会分解组织来分析细胞。这提供了有关基因活动的丰富细节，但没有保留有关细胞活性的信息。在组织中的位置。

现在，科学家可以在实验室中使用标准单细胞工作流程捕获单个细胞的遗传和位置信息。麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所开发的一种新方法可以让研究人员将精确的位置标签附加到单个细胞核上，然后他们可以将其分离以进行各种单细胞实验，同时仍然收集有关细胞的信息。组织中的原始位置。

这种被称为Slide-tags的新方法是由Broad核心研究所成员、前Broad默金研究所研究员、哈佛大学干细胞和再生生物学助理教授FeiChen和EvanMacosko的实验室开发的。是布罗德斯坦利精神病学研究中心的研究所成员，也是马萨诸塞州总医院的副教授。

Slide-tags建立在另一种方法Slide-seq的基础上，该方法是由同一实验室开发的，可以绘制组织内遗传活动的空间模式，但达不到单细胞分辨率就像新的幻灯片标签方法。

“通过这种新方法，我们找到了一种方法，让科学家们可以进行他们已经在进行的所有单细胞实验，同时仍然准确地知道细胞来自哪里，”陈说。“这是第一次有人能够完全融合空间数据和单细胞数据的世界。”

团队描述了自然中的滑动标签自然，并展示了他们如何使用他们的技术来研究组织内的细胞，包括人脑、扁桃体、和黑色素瘤。

“我们已经展示了如何利用空间数据来发现新的生物学，如果你只是进行标准的单细胞实验，你永远不会发现这些，”他说。马科斯科说。

“我们的实验不仅仅是观察给定细胞中表达的基因，”他说。布罗德研究所的博士后研究员、该研究的共同第一作者安德鲁·拉塞尔说。“滑动标签实际上与任何单细胞测序测定兼容，因此为细胞遗传序列和表观遗传调控的单细胞测量带来了高分辨率空间信息。”

布罗德研究所的研究生杰克逊·威尔(JacksonWeir)和研究科学家纳伊姆·纳达夫(NaeemNadaf)也是该研究的共同第一作者。

一次一个细胞

Slide-seq，于2019年报道，涉及将组织切片转移到特殊珠子阵列上，每个珠子都标有DNA条形码，标识其在数组中的位置。这些珠子的直径为10微米，与体内许多细胞的大小大致相同，因此大多数珠子仅与一个细胞的信使RNA结合。然而，有些珠子可以同时捕获多个细胞的RNA。“所以这意味着我们并没有真正通过Slide-seq获得单细胞分辨率，”陈说。

为了克服这一挑战，Chen和Macosko小组提出了滑动标签，它使用类似的珠子阵列，但每个珠子都标记有许多相同的条形码，以指示珠子的位置。将组织切片应用于珠子阵列后，条形码就会渗入细胞中。原子核。给定的细胞核将吸收属于距离该细胞最近的珠子的最高水平的条形码，但也会吸收来自较远的珠子的较低水平的条形码。然后研究人员测量每个细胞核中不同条形码的不同水平，并计算细胞在阵列中的位置。

“就像一个人的GPS位置可以根据距多个不同卫星的距离进行三角测量一样，我们可以根据多个不同珠子的信号确定任何原子核的位置，”陈解释道。

位置，位置，位置

一旦条形码进入细胞核内，研究人员就可以像在标准单细胞实验中通常所做的那样处理细胞核。

“最棒的是，一旦我们的细胞核被加上条形码，我们几乎不需要对我们通常进行单细胞实验的方式做出任何调整，”他说。纳达夫说道。

研究人员在死后的人类大脑样本上测试了他们的技术，众所周知，这些样本很难在大多数空间分析中使用，因为细胞在死亡后会迅速降解。然而，细胞核保持完整的时间要长得多，使滑动标签能够有效地发挥作用。Macosko的团队标记了脑组织切片，然后研究了每个细胞内RNA分子的水平，以找出细胞的功能。身份。

科学家们不仅重建了大脑皮层内已知的细胞模式，还发现了以前认为均匀分布在皮层周围的细胞簇。

Chen的团队随后将Slide-tags应用于黑色素瘤肿瘤，并分析了癌细胞和肿瘤内的免疫细胞。他们发现一种特定类型的免疫细胞经常驻扎在肿瘤的一个具有独特遗传特性的区域。这种发现可以推进研究人员的研究。了解免疫细胞和癌细胞之间的相互作用，有一天可能有助于新免疫疗法的开发。

“肿瘤内的细胞间相互作用非常复杂。将滑动标签大规模应用于患者样本将帮助我们弄清楚哪些特定免疫细胞与哪些癌细胞相互作用以及原因，”威尔说。

Broad团队希望其他研究人员在他们自己感兴趣的组织和细胞上使用幻灯片标签。他们目前正在优化该技术以用于不同的组织类型，并开发将其应用于已固定或保存的组织的方法。他们补充说，这项技术将帮助科学家建立整个人体器官的大规模细胞类型图谱。

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