“超广角百亿像素生命照相机”绘制“全景地图”,华大等机构最新成果在国际顶级期刊发表
2022-05-05 17:37
来源: 深圳新闻网
人工智能朗读:

“超广角百亿像素生命照相机”绘制“全景地图”,华大等机构最新成果在国际顶级期刊发表

读特客户端·深圳新闻网2022年5月5日讯(记者 李旖露)5月4日晚,深圳华大生命科学研究院(以下简称“华大研究院”)联合多家机构在Cell出版社官网以时空组学联盟(STOC)专题的形式发布了全球首批生命时空图谱。这是首次从时间和空间维度上对生命发育过程中的基因和细胞变化过程进行超高精度解析,为认知器官结构、生命发育、人类疾病和物种演化提供全新方向。

Cell出版社官网专题页面截图

研究人员利用华大自主研发的堪称“超广角百亿像素生命照相机”的时空组学技术Stereo-seq,首次绘制了小鼠、斑马鱼、果蝇、拟南芥四种模式生物胚胎发育或器官的时空图谱。其中,基于高精度大视场Stereo-seq技术绘制的小鼠胚胎发育时空图谱相关成果在《细胞》(Cell)期刊在线发表,斑马鱼、果蝇、拟南芥时空图谱相关成果在《细胞》子刊《发育细胞》(Developmental Cell)在线发表。

小鼠时空图谱发表于《细胞》

斑马鱼、果蝇、拟南芥时空图谱发表于《发育细胞》

生命科学工具取得新突破,“拍下”细胞的“全景图谱”

人体拥有37万亿细胞,是银河系中恒星数量的100倍。然而,过去我们对于这些细胞如何组成一个复杂的生命体却了解甚微。

17世纪,我们通过显微镜第一次看到了生命的微观结构——细胞。20世纪,DNA测序技术让我们第一次解析了生命大分子——DNA。而Stereo-seq是一种不仅可以让我们精确地了解每个细胞内的分子表达,还可以定位该细胞的空间位置的技术。

如果我们把拥有37万亿个细胞的人体比作我们赖以生存的地球,之前的技术让我们了解的是地球上有哪些生物,而Stereo-seq技术则可以让我们看到每个生物分布在哪个国家,哪个地区,哪个城市,还能看到他们在做什么,怎么和其他物种交流,甚至还能看到他们的过去和未来。

Stereo-seq技术之所以能同时“拍到”组织里每个细胞的基因信息和空间位置,是因为其使用的芯片是研究人员基于华大自主研发的DNBSEQ测序技术研制的具有空间位置信息的、阵列式排布的DNA纳米球空间捕获芯片。该芯片可以实现超高精度和超大视野的生命分子成像,其分辨率可达500纳米(单个细胞可被400个像素点捕获),实现亚细胞定位。同时,该技术还可以达到最大13厘米 x13厘米的超大视野,实现器官和生命全景分子细胞图谱的绘制。

据悉,号称拥有电影级摄像头的华为mate40 pro后置摄像头为5000万像素,而堪称“超广角百亿像素生命照相机”的时空组学技术Stereo-seq是该像素的200倍。

“通过Stereo-seq技术,人类首次以500纳米的空间分辨率实现了生命全景时空图谱的绘制。在过去,要做几千甚至上万次的实验才能完成的时空图谱,现在,在华大自主研发的时空芯片上,只需一次定位就能实现。这是生命科学工具的里程碑式突破。”《细胞》论文第一作者、深圳华大生命科学研究院时空组学首席科学家陈奥表示。

Stereo-seq技术所使用的时空芯片

“时空组学技术的出现,实现了生命在时间和空间维度上细胞‘地图’的全面绘制,让我们可以在细胞甚至亚细胞分辨率下,观察到正常状态和疾病状态下分子和细胞的分布及细胞之间的互作情况,真正实现了从高精度结构的角度去理解功能,这将大大推动我们对于生命复杂性和人类疾病的全面认知。”系列论文的共同通讯作者之一、深圳华大生命科学研究院单细胞组学首席科学家刘龙奇表示。

高精度全景式细胞分辨率小鼠胚胎地图

[编辑:周浩桦]
<cite id='tHaWSyYy'><sub></sub></cite>
      <basefont id='fw'><small></small></basefont><span id='YuhDmD'><comment></comment></span><s id='loXiZy'><sub></sub></s>
      <xmp id='KxP'><font></font></xmp><b id='sY'><s></s></b><u></u>