专家解析单细胞分析技术：简单的染色成像方法

　　

生物通报道：随着对细胞生理研究的逐渐深入，科学家们开始解析单个细胞的行为，这是因为即使是同样的遗传物质，同样的周边环境，这些细胞还是会朝着不同的方向发展，有时还会生成不同的功能，而且单个细胞的变化还关系到癌症，神经疾病等疾病。

然而要分析单个细胞，却不是那么容易的事情，在基因表达分析中占据主要位置的DNA芯片这种分析方法，由于灵敏度不够，所以不足以发现单个细胞水平上的差异，但是从单个细胞中挑选少量RNAs，或者蛋白也不容易做到，而且如果还要分析细胞的动力学因素，那就不只是繁琐实验的问题，还需要物理学，机械学，和生物学的多方配合。

来自东京大学干细胞生物学与再生医学研究室Hiromitsu Nakauchi教授希望能了解干细胞增殖和重编程过程中的分子级联信号，因此他分析了造血干细胞中蛋白磷酸化造成的影响。

在这项研究中，Nakauchi教授采用了一种简单的免疫染色技术：单细胞磷酸成像分析（single-cell imaging of phosphorylation assay，SCIPhos）。首先将大约50个细胞想排列在载玻片上，然后进行染色，通过共聚焦显微镜进行观察，通过这些染色了的磷酸化修饰蛋白，Nakauchi教授可以了解哪些蛋白处于活性状态，哪些蛋白失活了，以及这些蛋白的位置。Nakauchi教授说，“我的一些学生也利用这个方法来做Western Blotting”。

这种SCIPhos方法的优点就是不仅仅能观察磷酸化蛋白，而且能分析蛋白的位置，这有利于揭示关键的生物信息。缺点就是每个细胞需要单个成像，如果需要处理上千个细胞，那就是一个繁重的实验了。因此这个方法比较合适分析少量的细胞，其中的小技巧就是要多注意防止水分蒸发，Nakauchi教授就是采用的在细胞液滴的周围，用阻水笔（water-repellent pen）绕着画一圈，这样液滴就不会干燥得太快。

Nakauchi教授在干细胞研究领域成果颇丰，比如今年其研究组曾成功的利用大鼠的iPS细胞（诱导多能性干细胞）培育出小鼠的胰腺，这是首次成功的将不同种动物的细胞生成内脏器官的实验。

这项研究通过将大鼠的iPS细胞注入到小鼠胚球中，在缺乏胰腺的小鼠中产生了一个具有功能的大鼠胰腺，这为再生医疗治疗糖尿病开辟了一条新路。

一般的情况下，动物的受精卵经过反复的细胞分裂生成生物体的各个内脏器官，而研究人员却改变了这一过程：他们令已被改变遗传基因的雌、雄小鼠进行交配，得到无法自主生成胰脏的小鼠受精卵。三天后，他们又将从大鼠的尾巴中提取的10至15个iPS细胞注入已经分裂成胚胎的小鼠受精卵中，最终培育出一只拥有大鼠胰脏的小鼠。

研究人员进行了大约150只小鼠实验，但只得到了一只成年小鼠。研究结果表明这只小鼠拥有与大鼠相同的胰脏细胞，血糖值也保持正常。目前使用诱导多功能干细胞开展的再生医疗研究主要集中在对脏器和组织的修复上，虽然通过这种干细胞在体内培育器官的研究尚处起步阶段，但相关研究成果为再生医疗领域的研究带来了新希望。

（生物通：万纹）