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新型IR-LEGO系統(tǒng)可對(duì)斑馬魚(yú)胚胎進(jìn)行單細(xì)胞標(biāo)記和追蹤
發(fā)布時(shí)間：2020-10-13 異質(zhì)性在發(fā)育過(guò)程中和穩(wěn)態(tài)中廣泛存在于各種細(xì)胞類型中。研究異質(zhì)性對(duì)于理解個(gè)體發(fā)育的復(fù)雜性，動(dòng)力學(xué)和特定細(xì)胞類型的功能很重要。
但是，傳統(tǒng)的批量標(biāo)記技術(shù)無(wú)法在細(xì)胞群體中剖析異質(zhì)性，而近十年來(lái)發(fā)明的新的單細(xì)胞譜系追蹤方法幾乎無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)高保真度的單細(xì)胞標(biāo)記和長(zhǎng)期體內(nèi)觀察。
為了解決這些問(wèn)題，由香港科技大學(xué)(HKUST)的屈建安教授和溫子龍教授領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家開(kāi)發(fā)了-種新穎的光學(xué)技術(shù)，該技術(shù)使他們能夠標(biāo)記單個(gè)血源性內(nèi)皮細(xì)胞。斑馬魚(yú)胚胎中的細(xì)胞，并跟蹤該細(xì)胞及其后代。
“我們開(kāi)發(fā)了-種紅外激光誘發(fā)基因操縱子(IRLEGO)技術(shù)，該技術(shù)利用雙光子熒光溫度計(jì)測(cè)量體內(nèi)溫度升高,
以實(shí)現(xiàn)精確的單細(xì)胞標(biāo)記，”該教授的Qu教授說(shuō)。香港科技大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系。“ 基于雙光子顯微鏡的測(cè)溫法可以對(duì)組織中紅外激光焦點(diǎn)周圍區(qū)域的溫度升高進(jìn)行體內(nèi)和非侵入性成像，精度約為0.5?C。使用這種狀態(tài)我們用熒光溫度計(jì)成功地測(cè)量了活斑馬魚(yú)中靠近紅外激光焦點(diǎn)的區(qū)域的溫度分布,結(jié)果表明，在一個(gè)井中，熱激感應(yīng)的溫度可以升高到40-50?C.定義的3D小體積(一15- 20μm)。
此外，背景噪聲是各種單細(xì)胞譜系追蹤技術(shù)中的常見(jiàn)問(wèn)題，即斑馬魚(yú)中綠色熒光蛋白信號(hào)的出現(xiàn)而沒(méi)有熱沖擊,這對(duì)單細(xì)胞譜系追蹤提出了重大挑戰(zhàn)。為了更大程度地減少這種背泉噪音的影響，研究小組開(kāi)發(fā)了一種統(tǒng)計(jì)算法，以確定源自單個(gè)細(xì)胞的譜系分布。
“使用此工具，我們記錄了斑馬魚(yú)后血島中的造血內(nèi)皮(HE)細(xì)胞在造血潛能方面是異質(zhì)的。我們的研究表明,高精度單細(xì)胞IRLEGO技術(shù)具有出色的執(zhí)行單核細(xì)胞技術(shù)的能力細(xì)胞標(biāo)記和長(zhǎng)期體內(nèi)譜系追蹤，”科大生命科學(xué)系教授溫教授說(shuō)。
該研究小組與華南理I大學(xué)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞發(fā)展與整合生物學(xué)系的徐進(jìn)教授合作，還發(fā)現(xiàn)至少有兩個(gè)不同的造血內(nèi)皮細(xì)胞群。其中一個(gè)可以同時(shí)產(chǎn)生淋巴樣和髓樣細(xì)胞，而另一個(gè)只能同時(shí)產(chǎn)生髓樣細(xì)胞。
“這些發(fā)現(xiàn)揭示了血液形成的機(jī)制，并有可能為研究諸如白血病等疾病的發(fā)展提供有用的工具。此外，單細(xì)胞標(biāo)記技術(shù)可以應(yīng)用于研究其他組織和器官的發(fā)育，并可以回答許多與干細(xì)胞生物學(xué)有關(guān)的重要問(wèn)題，包括癌癥干細(xì)胞。
該研究結(jié)果近期發(fā)表在科學(xué)雜志《eLife》上。
“將來(lái)，我們的目標(biāo)是應(yīng)用單細(xì)胞標(biāo)記技術(shù)來(lái)回答基本的生物學(xué)問(wèn)題，并制定針對(duì)多種疾病的治療策略，例如不同類型組織的發(fā)育起源，追蹤體內(nèi)單細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，例如免疫細(xì)胞對(duì)各種誘導(dǎo)信號(hào)的反應(yīng)，監(jiān)測(cè)組織動(dòng)態(tài)平衡中的細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)和癌癥形成等。