Introducción a la histología unicelular
Las células, las unidades estructurales y funcionales básicas de los organismos vivos que hemos descubierto hasta ahora, son la base de todas las actividades vitales.
Han pasado más de 350 años desde que Robert Hooke descubriera y nombrara las células en 1665, pero todavía sabemos muy poco sobre las células.
Todos los libros de biología dicen que los organismos vivos están compuestos por células, como nuestro cuerpo: células-tejidos-órganos-sistemas-individuos;
¿Pero cuántos tipos diferentes de células hay? ¿Qué pueden hacer y cómo cambian? En respuesta a estos problemas, un gran número de científicos continúan explorando, con la esperanza de examinar exhaustivamente los componentes de una sola célula a través de medios técnicos eficaces, incluida la identificación y el tratamiento de enfermedades a nivel celular o incluso molecular. los tiempos lo requieren.
Aviv Regev es un experto. La revista "Nature" lo llamó "un pionero en el dibujo de mapas de células humanas" (la figura en "Nature" es demasiado larga y demasiado grande, no puedo). No lo entiendo)
El profesor Aviv-Redev ha estado buscando durante mucho tiempo formas de explorar cómo funcionan las redes genéticas complejas en células individuales. Quería comprender cómo funcionan estas redes en células individuales. revelar cómo las células construyen organismos complejos.
A finales de 2016, Regev ayudó a lanzar otro proyecto importante después del Proyecto Genoma Humano: el Proyecto Internacional Atlas de Células Humanas, que se está preparando para mapear todas las células del cuerpo humano (aproximadamente 37 billones) en Además, el proyecto pretende descubrir y caracterizar todos los estados celulares posibles en el cuerpo humano: maduros e inmaduros, plenamente funcionales.
En otras palabras, HCA espera caracterizar todas las células humanas, cubrir todos los tejidos y órganos y pintar una imagen microscópica de referencia de un cuerpo humano sano.
Debe saber que una plataforma de preparación de células individuales 10X-un instrumento controlador de cromo genómico 10X cuesta actualmente alrededor de 800.000 yuanes; un conjunto de reactivos de transcriptoma 10X 3'v3 de 16 reacciones cuesta alrededor de 300.000 yuanes; está relacionado con la profundidad de secuenciación, si una muestra captura 10,000 células, la secuenciación a una profundidad de saturación de 100K lecturas por celda costará 20,000 yuanes en tarifas de secuenciación para cada muestra desde las células hasta los datos, y el costo de cada muestra es de aproximadamente 40,000 yuanes. que no incluye la carga de trabajo y el costo del preprocesamiento de muestras, reactivos y consumibles necesarios para la construcción de la biblioteca, así como la mano de obra y los servicios técnicos.
El coste de secuenciación de una muestra es de unos 80.000 yuanes.
Esto equivale a 37 billones de células. ! ! ! !
¡La secuenciación unicelular jugará un papel muy importante en los planes HCA!
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Una palabra que precede a la secuenciación unicelular-Omics, la palabra inglesa "omics" La raíz de la palabra. , la raíz "-ome" significa una colección sistemática de individuos.
Con el continuo progreso de la investigación científica, la gente ha descubierto que la investigación en una determinada dirección no puede explicar todos los problemas biomédicos. Los científicos han propuesto estudiar la estructura y los genes de las células de los tejidos humanos desde una perspectiva holística. y sus interacciones moleculares, y reflejan las funciones y el estado metabólico de cada tejido y órgano a través de un análisis global del cuerpo humano, proporcionando así nuevas ideas para explorar la patogénesis de las enfermedades humanas.
Por ejemplo, Transcriptómica es una asignatura que estudia la transcripción de genes intracelulares y la regulación transcripcional desde un nivel holístico.
La Metabolómica es una asignatura de posgrado que estudia los cambios en los metabolitos producidos por los objetos (incluidos); células, tejidos o individuos) en diferentes condiciones.
Veamos una explicación en inglés
En pocas palabras, estudiar una determinada dirección por sí solo no funcionará. Cambie su forma de pensar, combine la investigación en múltiples direcciones y luego resuelva. El problema con un solo estudio. Si no se puede resolver el problema, se llama genómica.
Esto es como: si quieres que un producto tenga éxito, necesitas promocionarlo, desarrollar tecnología y brindar servicio postventa, por lo que no funcionará sin promocionarlo.
Por lo tanto, la genómica unicelular utiliza métodos de análisis de grupos múltiples, como el transcriptoma unicelular, para reflejar de manera integral los cambios en los procesos de la vida celular.
Cuando el Dr. Yang Huanming, cofundador de BGI, vino a Huanong para dar un informe, una vez se jactó de Haikou y dijo que "todo se puede secuenciar".
Ahora parece que no importa qué experimentos moleculares hagas, debes medir el transcriptoma y el metaboloma, e intentar utilizar diferentes métodos para verificar tus conclusiones.
Cuando se trata de secuenciación, tenemos que mencionar el tema candente actual: la secuenciación unicelular.
La secuenciación unicelular es una nueva tecnología para la secuenciación de alto rendimiento de genomas, transcriptomas y epigenomas a nivel unicelular. Puede revelar la estructura genética y el estado de expresión genética de células individuales, reflejar la heterogeneidad entre células y desempeñar un papel importante en oncología, biología del desarrollo, inmunología, neurociencia y otros campos.
RNA-seq unicelular, como su nombre indica, es la secuenciación del transcriptoma de células individuales. Entonces, ¿qué es RNA-seq?
Las células responden todo el tiempo. Si ahora tenemos una cámara, puede congelar y grabar fotos de las células en un momento específico. Cuando grabamos suficientes fotos, podemos vincular las fotos para formar un vídeo. que se reproduce en una computadora, que nos dice qué hicieron las células.
RNA-seq desempeña el papel de una cámara. Al medir las transcripciones de las células en diferentes momentos, es posible descubrir eventos celulares complejos y el tiempo necesario para diferentes procesos biológicos.
La secuenciación de ARN unicelular permite la resolución de la expresión génica a resolución unicelular.
A corto plazo, la histología unicelular puede tener el mayor impacto en los tumores.
Entre las células malignas, las técnicas de histología unicelular pueden identificar diferentes estados celulares, como células madre cancerosas, estados farmacorresistentes, células en proliferación y células inactivas, y pueden identificar fácilmente diferentes subclones en un solo paciente. Tendrá un gran impacto en el tratamiento de los tumores.
Por el contrario, el desarrollo de ómicas unicelulares
Aunque se han desarrollado una gran cantidad de protocolos scRNA-seq, ninguno de ellos es perfecto. Lo que es seguro es que la genómica unicelular dejará una huella en la historia de la investigación biológica.
Lo anterior solo toca la superficie de lo que he aprendido y escrito aquí sobre la tecnología unicelular.