發(fā)布日期：2018-02-28
日前，在一項發(fā)表于Nature Communications期刊的最新研究中，來自紐約基因組中心（NYGC）和紐約大學(xué)（NYU）的科學(xué)家成功開發(fā)出一種低成本、便攜式的新型3D打印微流控設(shè)備，并成功應(yīng)用于臨床實踐，進一步推動了單細胞測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
為了驗證這一便攜設(shè)備在臨床環(huán)境的實用性，研究人員利用該設(shè)備對類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（RA）患者的滑膜組織進行了單細胞測序，真正意義上實現(xiàn)了微流控技術(shù)的低成本常規(guī)應(yīng)用。此外，該設(shè)備連同其電子和氣動元件，總成本僅為600美元左右。且該設(shè)備的占地面積也很小，大小幾乎與紙巾盒相差無幾。
目前，基于液滴微流控技術(shù)的單細胞RNA測序已經(jīng)成為大規(guī)模并行細胞分析的強大工具。在臨床領(lǐng)域中，單細胞測序為了解疾病組織的細胞異質(zhì)性帶來了突破，但成本效益及儀器友好性等問題仍阻礙了其廣泛應(yīng)用。同類商業(yè)微流體儀器成本大多十分昂貴，并非所有實驗室都能配備。“為了解決這個問題，我們開發(fā)了一種低成本的3D打印微滴微流控設(shè)備，并將其部署在臨床環(huán)境中，對5個類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的滑膜組織進行了單細胞轉(zhuǎn)錄組分析，”研究人員在論文中寫道。
紐約技術(shù)創(chuàng)新實驗室的高級研發(fā)工程師William Stephenson博士領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)了這一設(shè)備，他表示：“我們設(shè)計的儀器內(nèi)含微滴級別的微流控芯片和Drop-seq獨立技術(shù)，可滿足大規(guī)模并行單細胞RNA測序需求。”此外，設(shè)備的便攜性允許臨床人員在手術(shù)現(xiàn)場或手術(shù)后對患者樣本進行實時處理，最大限度地減少了處理和運輸環(huán)節(jié)以優(yōu)化樣本質(zhì)量。
根據(jù)論文，研究人員對20,387個單細胞進行了測序，并在轉(zhuǎn)錄組水平上揭示13個不同的細胞群。此外，研究人員還確定了以前未識別的成纖維細胞亞群并辨別了其在滑膜內(nèi)的空間位置，為風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物開發(fā)帶來了潛在的靶點。值得關(guān)注的是，所有患者組織的單細胞測序工作均在手術(shù)切除后大約一個小時進行。
從手術(shù)室到測序的工作流程
據(jù)介紹，該研究是構(gòu)建全面RA滑膜組織“細胞圖譜”（cell atlas）的一個重要步驟。下一步，研究人員將搜集更多其他類型風(fēng)濕性關(guān)鍵炎患者的數(shù)據(jù)，目標(biāo)是從其他關(guān)節(jié)炎患者獲取患者樣本，如銀屑病關(guān)節(jié)炎和骨關(guān)節(jié)炎。此外，他們還計劃使用CITE-seq（NYGC技術(shù)創(chuàng)新實驗室開發(fā)的一種新型基因組工具），通過轉(zhuǎn)錄組以外的細胞表面蛋白更精確地對細胞類型進行分類。
研究人員還表示，該技術(shù)將有助于描繪難以在標(biāo)準(zhǔn)實驗室中研究的樣本，例如生物防護設(shè)施中的高度傳染性或在實地研究環(huán)境中收集的樣本。為了方便技術(shù)在科學(xué)界的廣泛使用，該技術(shù)已經(jīng)完全“開源”。儀器的相關(guān)說明和裝配手冊可以在metafluidics存儲庫中找到。Stephenson博士最后說道：“我們希望，這一設(shè)備能最終解決基礎(chǔ)研究和臨床環(huán)境中執(zhí)行單細胞轉(zhuǎn)錄組分析實驗的障礙。”
參考資料：
Single-cell RNA-seq of rheumatoid arthritis synovial tissue using low-cost microfluidic instrumentation
Novel Instrument for Low-Cost Single-Cell Analysis Developed
來源：測序中國
