以細胞為單位給人體“畫像” 有關圖譜將革新對癌症的理解

　　英國癌症研究所不久前曾宣布，在未來5年，向劍橋大學的分子生物學家格雷格·漢儂領導團隊提供2000萬英鎊（約合1.7億人民幣），資助他們研發乳腺癌的交互式虛擬現實圖譜。得到的圖譜將囊括一個腫瘤中的每個細胞，涵蓋這些細胞內數千個基因以及數十個蛋白質表達的相關數據。研究人員期望，這些空間和功能細節能向他們揭示更多影響腫瘤治療效果的因素，或許將開辟一條研究和診治乳腺癌的新途徑。

　　目前，有很多團隊致力於繪制新一代細胞圖集，漢儂團隊只是其中一個。這些器官或腫瘤圖譜，能以極其精確的細節描繪每個細胞的位置和組成。英國《自然》網站雜志在報道中指出，一大波細胞圖集的到來，可能刷新我們對癌症和其他疾病的理解。

　　細胞成癌症研究主角

　　癌症作為危害人類生命的重大疾病，多年來從未獲得有效治愈率，原因在於目前絕大多數治療方法並非針對每個患者制定的個性化治療方案，而腫瘤是一種基因突變，需要介入不同患者的細胞和基因層面進行分析，才能獲得有效療法。

　　漢儂說：“細胞之間如何交流溝通，我們至今都不了解。”有鑒於此，他們正在嘗試利用虛擬現實（VR）和3D可視化技術，進入細胞層面進行研究，根據腫瘤形成原因制定治療方案，從根本上治愈癌症。

　　去年底，美國國立衛生研究院向一項挑戰賽的獲勝者撥款，資助他們以非凡的分子細節繪制老鼠大腦。今年2月，支持“人類細胞圖集（Human Cell Atlas）”項目的研究人員聚集斯坦福大學，雖然還未收到資助，但他們的計劃雄心勃勃，希望能標示出人體內的每個細胞。

　　位置攜帶更關鍵信息

　　對於定位人體細胞，以色列魏茨曼研究院主攻免疫系統基因組學的埃都·阿米特表示：“這是非常熱門的話題。”“一切都與位置有關，業界知道這必須成為他們下一步的努力方向。”

　　在過去數年，研究人員對一些RNA（核糖核酸，單個細胞中可能有成千上萬個RNA）測序技術趨之若?，這些RNA能夠揭示細胞內哪個基因被表達，並提供有關一個細胞在某個器官或腫瘤內獨特功能的線索。但測序方法一般需要先將細胞從它們所處的身體組織中取出來，這會破壞有關細胞“身處”何處以及它們與哪些“鄰居”相互作用的關鍵信息，而這些信息與細胞功能及在生病的身體組織內如何出錯有關。

　　瑞典卡羅琳斯卡醫學院的尼古拉·克羅塞托說：“單細胞測序技術能為我們帶來很多驚喜，而且也極富前景，但想到癌症和復雜的生理組織，我們需要將這些信息放入空間背景考慮。”

　　做到這一點的技術也在慢慢涌現。今年2月，阿米特和謝勒夫·伊特茲科威特茲以及同事報告稱，他們繪制出了老鼠肝小葉（肝臟的基本組成單位）的細胞圖譜以及RNA測序圖。一般來說，這些肝小葉會被分割成同心圓，但該研究團隊在位於兩個圓交界處的細胞上發現了獨特的基因表達模式。伊特茲科威特茲解釋說：“（老鼠）組織的這一區域並不僅僅只是一個過渡區，它是擁有特定功能的新區域。”

　　另外，漢儂也在與哈佛大學生物物理學家庄小威（音譯）合作。庄小威研發出了一種方法，可用能借助成像技術在細胞內讀取的二進制條形碼對RNA進行編碼，這一技術可同時在單個細胞內探測到數千個RNA，也不需要將細胞與其“鄰居”分割開來。

　　借助蛋白質理解細胞

　　英國國家物理實驗室的約瑟芬尼·布領導的團隊正在繪制腫瘤圖集，這些圖集將囊括脂類、藥物和代謝物等小分子，以及蛋白質等大分子的詳細信息，借助這一方法，她的團隊每個樣本能測量50個蛋白質。

　　與其他技術可對數千個RNA進行測量相比，這似乎有點“小巫見大巫”。但斯坦福大學的分子生物學家蓋瑞·諾蘭說，與這50個蛋白質有關的信息足以確定主要的細胞類型，並測量在其內操作的關鍵分子路徑。他強調稱，與RNA相比，蛋白質提供了一種更直接的視野，讓科學家們更好地洞悉某個細胞的功能。

　　漢儂表示，不管何種策略最終能成功登頂，研究人員都需要新方式來展示數據。“虛擬現實非常強大，但信息的數量也極其龐大，我們需要新方法來讓信息相互關聯”。 （記者 劉霞 綜合外電）