一項(xiàng)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(xué)研究所的Ido Amit實(shí)驗(yàn)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(gè)細(xì)胞變化隨時(shí)間而變的方法。

這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《Cell》雜志上，題為“時(shí)間分辨的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)定義了膠質(zhì)母細(xì)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(shí)間”）的方法涉及使用不同時(shí)間標(biāo)記標(biāo)記細(xì)胞，并在健康或病理組織中跟蹤它們。通過這種細(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，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)組織內(nèi)發(fā)生的分子和細(xì)胞時(shí)間變化的理解。

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

這項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)展始于Ido Amit實(shí)驗(yàn)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(xué)博士學(xué)位，專注于研究膠質(zhì)母細(xì)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(rèn)為癌癥是細(xì)胞失控增長的結(jié)果，但事實(shí)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?！彼a(bǔ)充說：“當(dāng)你觀察腫瘤時(shí)，它們的大部分由功能失調(diào)的免疫細(xì)胞組成，有時(shí)占據(jù)腫瘤細(xì)胞的三分之一甚至一半?！?/p>

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是免疫抑制型腫瘤中最為顯著的一種?！袄硐肭闆r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，何時(shí)激活使其失效的信號(hào)和檢查點(diǎn)。這種回到未來的時(shí)間機(jī)器被認(rèn)為是不可能開發(fā)出來的?！?/p>

研究人員決定嘗試在細(xì)胞進(jìn)入腫瘤之前將其標(biāo)記，采用不同時(shí)間點(diǎn)的熒光染料，隨后能夠準(zhǔn)確了解每個(gè)細(xì)胞何時(shí)進(jìn)入組織以及停留的時(shí)間。

Kirschenbaum補(bǔ)充說，挑戰(zhàn)在于以最佳方式在血液中對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色，確保染料不會(huì)到達(dá)組織本身，或在血液中停留時(shí)間過長，可能與下一個(gè)染料混合。同時(shí)，染料必須在足夠長的時(shí)間內(nèi)停留在細(xì)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(duì)抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤時(shí)如此功能失調(diào)。“例如，我們展示了稱為自然殺傷細(xì)胞的免疫細(xì)胞，正如其名字所示，對(duì)殺滅異常細(xì)胞至關(guān)重要，因?yàn)槟[瘤劫持了它們的殺傷機(jī)制，而這在它們進(jìn)入腫瘤后不到24小時(shí)內(nèi)就發(fā)生了。這解釋了為什么利用免疫系統(tǒng)對(duì)抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療嘗試是如此無效，” Kirschenbaum說。

Amit實(shí)驗(yàn)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(diǎn)的方法，以重新激活膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和其他難治性腫瘤中的免疫系統(tǒng)。此外，他們計(jì)劃將Zman-seq改編為研究人體內(nèi)細(xì)胞的時(shí)間動(dòng)態(tài)?！袄?，許多癌癥患者在手術(shù)前接受治療。我們希望使用該方法在此期間對(duì)身體內(nèi)的免疫細(xì)胞進(jìn)行染色，以便在手術(shù)后更好地了解腫瘤中免疫細(xì)胞的動(dòng)態(tài)，并優(yōu)化患者的治療，” Kirschenbaum補(bǔ)充說。

Amit表示：“直到今天，有很多不同的方法嘗試分析單細(xì)胞數(shù)據(jù)并根據(jù)不同參數(shù)將它們沿時(shí)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(shí)’，實(shí)證測量使科學(xué)家能夠理解進(jìn)入腫瘤時(shí)免疫和其他細(xì)胞經(jīng)歷的事件精確順序，這可能導(dǎo)致對(duì)癌癥和其他疾病生成更有效療法的全新思維。”

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

編輯：王洪

排版：李麗