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腾讯登录Nature：华裔新锐将单细胞成像和CRISPR结合揭示细胞历史
| 导读 | 单细胞研究新锐，美国加州理工学院华裔青年科学家蔡龙将CRISPR和单细胞成像相结合创造了MEMOIR这个方法。该技术可以记录动物细胞的生活史，它们与其它细胞的关系、通信模式和塑造了它们的重要事件。相关文章11月21日在线发表在Nature上。 |
研究者们已经开发出了一种新的方法来阅读细胞的历史和“家谱”。这种方法的英文缩写为MEMOIR，即Memory by Engineered Mutagenesis with Optical In situ Readout（通过基因工程诱导突变与光学原位读出的记忆）。该技术可以记录动物细胞的生活史，它们与其它细胞的关系、通信模式和塑造了它们的重要事件。相关文章11月21日在线发表在Nature上。
MEMOIR记录细胞历史
该项研究的负责人，加州理工学院化学系华裔科学蔡龙说：“MEMOIR允许细胞在他们的基因组中记录它们的历史，并允许我们用精密的显微镜方法阅读该信息”。通常情况，我们只能观察到一个细胞的状态。现在能够通过这项新技术了解这个细胞的历史。谁是它的姐妹和兄弟姐妹？它和谁说话，在什么时候？
美国加州理工学院华裔青年科学家蔡龙于2011年获美国卫生研究院创新奖，他开发了可同时成像和识别单细胞内几十个分子的方法。而今他又将CRISPR和单细胞成像相结合创造了MEMOIR这个方法。此项新研究提供了一个原理上的证明，证明了MEMOIR可以从小鼠身上阅读细胞的历史。研究人员说最终该方法将有助于理解组织和动物中的发育，以及在病变组织样肿瘤的异常发育。
重建细胞家谱
生物学家利用DNA来追踪人类和其他动物物种种系，同样的分子生物学家可以用DNA来追踪细胞的谱系。随着动物的发育，它们的细胞分裂繁殖，产生新的一代。分子生物学家们一直在开发各种方法来重建细胞家族的谱系，并回答它们何时以及如何发育的问题。
两个新的强大的工具有助于实现这一目标：一、基因组编辑：运用DNA剪辑系统CRISPR，一个发育中的有机体的遗传密码可以在任何指定的目标位置进行改变。在一个细胞的基因组中出现的任何变化都会传递给后代。所以在动物发育早期发生的一个变化将出现在它的许多子细胞中，而近期的变化将出现在较少的子细胞中。通过分析DNA编辑的分布模式，研究人员可以识别细胞的共同祖先，并弄清楚它们是如何相关的。例如，他们可以确定哪些细胞是姐妹或表姐妹。
类似的方法被用于不同领域的科学，包括中世纪的历史。蔡龙说：“历史学家可以根据抄写员的错误在中世纪修道院的传播来识别中世纪手稿的起源与谱系。历史文本的传播错误是带有丰富信息的，而在我们的情况下是在细胞里。”
另外一个工具称为顺序单分子荧光原位杂交（seqFISH），这是由蔡龙团队开发的用来研究单细胞中哪些基因是活跃的。在最近Neuron的文章中，蔡龙的团队演示了如何用该技术来确定在一个单一细胞中的超过200个基因的表达水平。该方法还让研究人员在体内分析细胞的基因活性。以前的技术需要将细胞从它们的自然环境中分离。
在新的研究中，科学家将两个工具结合在一起：用seqFISH来追踪通过CRISPR引入基因组的编辑更改。通过用seqFISH来观察细胞是否共有相同的CRISPR编辑标记，来把细胞区别开来。
记录细胞的“谈话”
该系统可以用来了解不仅是细胞的谱系信息，也包括发生在细胞的过去时的有关事件，它们什么时候从另一个细胞收到信息，什么时候从一个细胞类型改变成另一个。例如，作为肿瘤的发育，一些细胞可能会收到不同的分子信号，触发不同的命运。一个细胞可能转移和迁移，而另一个细胞仍然是固定的。跟踪过去的信号如何影响细胞的命运，在目前可以为跨越时间和空间的肿瘤发育提供一个新的观点。
研究人员MEMOIR能够激励单个细胞内的多个信号转导通路的活性，为各种通路如何一起作用影响细胞做决定提供信息，比如当神经干细胞分化成一个神经元时。在目前的研究中，研究人员追踪了三代小鼠胚胎干细胞的历史。在将来他们希望跟踪更多几代，来通过细胞的回忆录研究动物发育的故事。
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Synthetic recording and in situ readout of lineage information in single cells
（转化医学网360zhyx.com）
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