芯片实验室技术实现单细胞基因分析
最近，加拿大英属哥伦比亚大学与英属哥伦比亚癌症研究所、转化与应用基因组学中心合作，开发出一种硅酮材料的芯片实验室技术，能让每个细胞像弹球机里的球一样各就各位，然后进行基因检测。这种“单细胞基因分析”技术使基因检测更加灵敏迅速，有助于肿瘤分析和临床疾病的诊断。本周出版的美国《国家科学院院刊》对该芯片实验室进行了详细介绍。
这种芯片实验室大小跟一个9伏电池相当，能同时分析300个细胞。研究人员设计了一种路线，用液体载运细胞通过显微管道和一个个小阀门，当细胞挨个进入各自的小空位时，它们的RNA就会被提取出来，经过复制用于进一步分析。
标准基因检测要求使用大量细胞，才能得出由上千万个不同细胞平均化以后的“综合图像”，这会掩盖细胞的真实属性和它们之间的相互作用。“这就好比用混合水果慕丝来研究草莓和树莓为什么不一样。”领导该研究的高通量生物中心副教授卡尔·汉森介绍说，而单细胞分析正在成为基因研究中的黄金手段，因为即使是从同一肿瘤组织中采集的样本，也包含了正常细胞和多种癌细胞类型，而单细胞分析显出极微小的差异。
此外，这种芯片实验室几乎将所有细胞分析过程整合在了一起，不仅能分离细胞，还能用化学试剂将细胞混合起来，通过检测反应过程中的荧光发射获得它们的基因编码。所有这些都能在芯片上完成，不仅操作简单，而且成本效益高。
文章摘要
A long-sought milestone in microfluidics research has been the development of integrated technology for scalable analysis of transcription in single cells. Here we present a fully integrated microfluidic device capable of performing high-precision RT-qPCR measurements of gene expression from hundreds of single cells per run. Our device executes all steps of single-cell processing, including cell capture, cell lysis, reverse transcription, and quantitative PCR. In addition to higher throughput and reduced cost, we show that nanoliter volume processing reduced measurement noise, increased sensitivity, and provided single nucleotide specificity. We apply this technology to 3,300 single-cell measurements of (i) miRNA expression in K562 cells, (ii) coregulation of a miRNA and one of its target transcripts during differentiation in embryonic stem cells, and (iii) single nucleotide variant detection in primary lobular breast cancer cells. The core functionality established here provides the foundation from which a variety of on-chip single-cell transcription analyses will be developed.
原文链接：