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繪制人類(lèi)細胞圖譜,加速新藥研發(fā)

2017-02-23 來(lái)源:藥明康德  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:許多細胞類(lèi)型無(wú)法用普通的顯微鏡進(jìn)行區分。為此,科學(xué)家們想要通過(guò)分析細胞在人體中的位置,輔以“分子指紋”,整理出人體細胞的完整圖譜。

  人類(lèi)細胞圖譜(TheCellAtlas)是一項為人體細胞做分類(lèi)的龐大工程,有望徹底改變醫生和研究人員對疾病的理解、診斷和治療。

  為什么是細胞?

  細胞是人體最基本的單位,但我們卻對它們知之甚少。教科書(shū)上說(shuō),人體內大約有300種細胞。這些細胞中的一些在血液中運載氧氣,一些在大腦中負責思考,另一些則讓你能欣賞周?chē)氖澜?。但?shí)際上,人體細胞的種類(lèi)或許遠遠超過(guò)了300種。斯坦福大學(xué)的StephenQuake教授認為,這一數字也許將達到10000。人類(lèi)離認清自己,還有很遠。

  這里的難點(diǎn)在于,許多細胞類(lèi)型無(wú)法用普通的顯微鏡進(jìn)行區分。為此,科學(xué)家們想要通過(guò)分析細胞在人體中的位置,輔以“分子指紋”,整理出人體細胞的完整圖譜。理想的情況下,這份圖譜能夠列全人體內的所有細胞類(lèi)型。

  對于科學(xué)家與新藥研發(fā)人員來(lái)說(shuō),這份圖譜或許意義重大。一方面,科學(xué)家們可以通過(guò)免疫細胞種類(lèi)的變化,探知癌癥發(fā)病對身體造成的影響,從而找到潛在的治療方案;另一方面,藥物研發(fā)人員能夠在特定的細胞類(lèi)型中檢測藥物是否有效,提高研發(fā)成功率。

  想要獲取這份圖譜并非易事。幸好,我們有日新月異的科學(xué)。

  如何繪制細胞圖譜?

  《麻省理工科技評論》在去年的一篇報道中認為,Quake教授等科學(xué)家們的發(fā)明讓分離單細胞成為可能,這也成為了細胞圖譜繪制的基礎之一。利用微流體芯片,科學(xué)家們能夠用油或水組成的氣泡包裹住每一個(gè)細胞,并把它們送往測序儀,挨個(gè)進(jìn)行基因分析。

  “這無(wú)疑是當下生物學(xué)領(lǐng)域最熱的項目之一,所有人都想這么干。”哈佛大學(xué)的分子生物學(xué)家EvanMacosko教授說(shuō)。

  利用這些基因分析,研究人員可以知道每一個(gè)細胞內正在嘗試合成哪些蛋白。這些就像是指紋一樣,將細胞歸類(lèi)成不同的群體。利用這個(gè)方法,Macosko教授已經(jīng)在視網(wǎng)膜和大腦中找到了好幾種先前從未被報道過(guò)的細胞類(lèi)型。研究的成本,僅僅是單細胞17美分。

  這還只是一個(gè)開(kāi)端。盡管在單細胞測序上取得了突破,科學(xué)家們仍然相信繪制細胞圖譜的過(guò)程有進(jìn)一步提高的空間。Quake教授表示,斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、以及加州大學(xué)舊金山分校想要進(jìn)一步發(fā)展相關(guān)科技,讓研究人員能直接從組織樣本中分析細胞,并讀取他們的分子指紋。

  這樣一來(lái),我們不僅能分門(mén)別類(lèi)地統計所有的細胞類(lèi)型,還能夠真正地打造出一張地圖,好好標記上人體37.2萬(wàn)億個(gè)細胞的位置,并且理解他們如何相互作用。

  多方參與的龐大項目

  人類(lèi)細胞圖譜是150多年來(lái)生物學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵挑戰。單細胞基因組學(xué)等工具已將它無(wú)限推近現實(shí)。但像這樣一個(gè)雄心勃勃的計劃,依然需要生物學(xué)家、臨床醫生、物理學(xué)家、計算科學(xué)家、軟件工程師和數學(xué)家的國際社會(huì )協(xié)作。

  去年10月,在倫敦舉行的一次國際會(huì )議上,眾多科學(xué)家們進(jìn)一步討論了人類(lèi)細胞圖譜的繪制計劃,并制定了一系列的項目。這些項目包括:

  了解極高分辨率下的人類(lèi)免疫系統;

  了解中樞和周邊神經(jīng)系統不同部位存在的不同細胞類(lèi)型;

  了解遍布器官內外,并起到保護血管作用的上皮組織;

  以單細胞分辨率了解癌癥患者的腫瘤細胞。這包括了惡性細胞、周?chē)<毎兔庖呒毎?/p>

  這些項目不僅將揭示有趣的生物學(xué)現象,還將告訴我們繪制細胞圖譜時(shí),如何采取高效的采樣和分析策略。

  據統計,目前主要參與人類(lèi)細胞圖譜研究的頂尖機構包括英國桑格研究所(SangerInstitute)、麻省理工學(xué)院、布羅德研究所(BroadInstitute)、以及“ChanZuckerbergBiohub”研究所。

  “它正在逐漸成形,”Quake教授說(shuō):“我認為2017年對細胞圖譜來(lái)說(shuō),會(huì )是重大的一年。”

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