東風來臨：自動組織微解剖穿孔系統助力特異性基因表達分析

目前，為了同時分析多基因物種，需要使用下一代DNA測序儀以適當的方法進行位點特異性取樣。為了對組織功能進行全面了解，研究人員需要對細胞的基因信息以及位點特異性基因表達進行分析。對於樣本量較小的研究，則需要更為敏感的分析技術。近年來，研究人員已經開發了幾種高度敏感的分析技術。例如，一些研究人員已經報道了使用NGS測序單個細胞的某些基因表達或進行基因組分析。單個細胞的高通量分析以及組織微解剖與成像方法的組合與先前相比可獲得更多功能信息。當前，仍然需要一種從組織中特異性取樣細胞或對組織微解剖的方法，使分析技術發揮全部潛力。

特異性基因的位點表達分析對理解組織功能十分重要。儘管DNA相關技術發展迅速，但組織全基因組表達的位點特異性分析依然存在挑戰。因此，需要一種新的工具來捕獲多個組織微解剖結構或單個細胞，同時保留位置信息。

日前，在Scientific Reports發表的最新研究中，早稻田大學生命科學與醫學生物科學系的Takuy a Yoda發布了一個可以實現這個目標的系統——自動組織微解剖穿孔系統，其可以在非常短的時間段內通過反覆衝壓組織來獲得微解剖組織，而打孔組織的照片能夠提供關於解剖位置的信息，從而進行位點特異性基因表達分析。

文章中，Takuy a Yoda等人表示該系統可以從粘附在平板上的培養細胞中捕獲細胞，而不會損傷它們，並能了解組織的微觀解剖以及它們的空間信息。他們提供的組織基因表達譜和組織功能的分析表明，該系統可能在生物科學研究和潛在臨床應用中具有廣泛的應用。目前，他們實現了用不能熒光成像的攝像機觀察目標來確定沖孔，並計劃在採樣前利用熒光顯微鏡獲得的熒光圖像來實現系統的改進。

該捕獲系統實現了從微解剖的組織中準確快速的採樣。其關鍵是使用了兩個不同移動步驟的獨立的XY執行器系統以及自動洗滌系統。自動洗滌使針器可以反覆使用超過1000次，避免其被壓在盤表面上。目前，在一次連續操作中捕獲的最大微掃描數量為48個，通過更改操作軟體可以將其提高到384個或更多。一個採樣周期需要5秒，與其他採樣方法報告的時間相比，速度是非常快的，並且如果優化執行器，還可能將時間縮短到小於3秒。

他們還注意到一些基因，如Sst，Npy和Hbb – bt等會根據取樣位置顯著改變，即使距離相鄰位置僅有300微米。由於基因表達在活組織中變化的偶然性，因此所得結果表示的是基因表達的快照，而劇烈變化可能是基因表達的時間波動，所以將需要更多的數據來確認表達更改的原因。

值得注意的是，由於可能將蛋白質與微解剖的轉錄物一起提取，所以在使用該捕獲系統時會同時獲得其他蛋白質的空間信息。目前，精確的轉錄組學數據的可用性可能為基因表達和功能提供新的見解。研究者的最終目標是建立三維轉錄組以及具有高空間解析度的組織蛋白質圖，預計沖孔取樣系統將在這項工作中發揮重要作用。而位點特異性分析也為組織和組織功能中的基因表達譜提供了新的見解，可能在生命科學中開闢新的途徑。

參考資料：

Site-specific gene expression analysis using an automated tissue micro-dissection punching system

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