单细胞数据库来推动生物研究

怀特黑德研究所和麻省理工学院的一个小组利用单细胞技术分析了65000个细胞的再生真涡虫的扁形虫,Schmidtea mediterranea,揭示基因的活性物的完整套件(或“转录组”)几乎所有类型的细胞在一个完整的有机体。这转录组阿特拉斯真涡虫是生物信息的宝库,是强烈的主题研究,部分原因在于其独特的再生能力丢失或损坏的身体部位。按照4月19日的《科学》杂志的网络版上,这个新的,公开可用的资源已经引发重要的发现,包括小说真涡虫的细胞类型的识别,关键的过渡状态的描述从一个类型到另一个细胞的成熟,和新基因的身份,可以从肌肉电路所传授位置线索组织再生的关键组成部分。

“我们真的开始一个了不起的时代,“说资深作者彼得•Reddien怀特黑德研究所的一员,麻省理工学院生物学教授,并与霍华德•休斯医学研究所研究员。“就像基因组序列成为无数生物的生物学研究不可或缺的资源,每一个细胞的转录组分析类型将成为真涡虫的另一个基本工具,但对许多不同的生物。”

能够系统地揭示基因在基因组中活跃的单个细胞流从一个关键技术被称为RNA单细胞测序。最近的技术进步极大地降低了每个细胞成本,使其可行的一个实验室分析适当的大量细胞捕获细胞类型多样性出现在复杂的多细胞生物。

Reddien一直密切关注这项技术从早期的,因为他认为这提供了一个理想的方式来解开真涡虫生物学。“真涡虫是相对简单的,所以我们将在理论上可能捕捉到每一个细胞类型。但他们仍有数量足够大的细胞类型我们知之甚少甚至一无所知,”他解释说。“因为不寻常的方面真涡虫biology-essentially,成年人保持和发展信息祖细胞可能存在的其他生物是暂时性的只有在embryos-we可以捕捉信息成熟的细胞、祖细胞和信息引导细胞的决定抽样只是一个阶段,成人。”

两年半前,Reddien和他colleagues-led由第一作者克里斯托弗·芬奇研究生在Reddien laboratory-set RNA单细胞测序系统适用于真涡虫。该集团从五个地区分离出单个细胞的动物和聚集数据从66783细胞。结果包括转录组罕见的细胞类型,比如那些组成的10个细胞的成年动物,由大约500000到100万个细胞。

此外,研究人员发现了一些细胞类型尚未真涡虫中描述,以及细胞类型常见的许多生物,让阿特拉斯在科学界一个有价值的工具。“我们发现许多细胞中广泛存在的动物,但没有被发现。这个惊人的发现强调了这种方法在识别新细胞的巨大价值,这种方法可以广泛应用于许多替代生物体,”芬奇说。

“我们的一个主要的重要方面转录组图谱是科学界的效用,“Reddien说。”,因为许多其它类型的细胞存在于真涡虫在进化,很久以前就出现了类似今天细胞仍然存在在地球上各种生物。这意味着这些细胞类型和基因活跃在他们可以使用这个资源了。”

怀特黑德团队也进行了一些初步分析阿特拉斯,他们被称为“真涡虫Digiworm”。例如,他们能够辨别的转录组数据中各种各样的过渡状态,反映了干细胞的发展到更专业,有区别的细胞类型。其中一些细胞过渡状态之前详细地分析,从而提供一个重要的团队的方法的验证。

此外,Reddien和他的同事们知道从自己的之前,广泛研究,有位置信息编码在成人真涡虫muscle-information所需不仅对成人的一般维护组织也为丢失或受损组织的再生。基于已知基因的活动模式,他们可以确定大致位置细胞在正常动物占领,然后整理这些细胞确定新的候选基因的转录组发送位置信息。

“有无限数量的方向,现在可以用这些数据,“Reddien说。“我们计划扩展我们最初的工作,进一步利用单细胞分析,以及我的转录组图谱再生生物学解决重要的问题。我们希望许多其他研究者发现这是一个非常宝贵的资源,也是。”