《Nature Methods》盤點(diǎn)2011年度技術(shù)，選出了zui受關(guān)注的技術(shù)成果：人工核酸酶介導(dǎo)的基因組編輯（genome editing with engineered nucleases）技術(shù)。

除了基因組編輯以外，《Nature Methods》也整理出了2011年zui值得關(guān)注的幾項(xiàng)技術(shù)，分別為：?jiǎn)渭?xì)胞技術(shù)（Single-cell methods）、功能基因組資源（Functional genomic resources）、糖蛋白組學(xué)（Glycoproteomics）、單倍體因果突變（Causal mutations in a haploid landscape）、單層光生物成像（Imaging life with thin sheets of light）、非模式生物（Non–model organisms）、光基礎(chǔ)電生理學(xué)（Light-based electrophysiology）和RNA結(jié)構(gòu)（RNA structures ）。

其中單細(xì)胞或者單分子之類的技術(shù)幾乎每年都會(huì)出現(xiàn)在Nature Methods的這一名單中，比如去年的單分子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)（Single-molecule structure determination）。所謂單細(xì)胞技術(shù)很好理解，就是相對(duì)于群體細(xì)胞研究，針對(duì)單個(gè)細(xì)胞的研究技術(shù)，由于培養(yǎng)基或者機(jī)體中的細(xì)胞存在多樣性，或者說是異質(zhì)性，這為許多實(shí)驗(yàn)分析造成了障礙?？梢哉f，隨著現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，“平均值”這個(gè)詞已經(jīng)不能滿足我們的需要了，我們要了解細(xì)胞之間的差異性。

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然而要進(jìn)行單細(xì)胞分析也困難重重，從技術(shù)上說也存在幾個(gè)方面的問題。首先無論是針對(duì)一個(gè)特異性大分子，還是在OMIC水平上進(jìn)行分子分析，都存在單細(xì)胞提取物數(shù)量少，難以分析的困難，這甚至可以說是不可能完成的，因此增加靈敏度勢(shì)在必行。

除此之外高通量分析也是一個(gè)瓶頸，要想獲得單細(xì)胞分析確切的分析結(jié)果，研究人員必須快速而準(zhǔn)確的分析多個(gè)細(xì)胞，這并不容易。另外單細(xì)胞分析也常常需要進(jìn)行多種方式分析，這不僅是由于細(xì)胞存在于一種異質(zhì)性環(huán)境匯總，而且也在同一時(shí)間，也需要測(cè)量多個(gè)參數(shù)。

不過值得慶幸的是，今年在這些方面都不斷有好消息傳出，比如質(zhì)譜流式細(xì)胞分析技術(shù)，這種技術(shù)采用了同位素作為抗體標(biāo)記，替代熒光探針，從而延伸了流式細(xì)胞儀的多元分析能力。這篇題為“Single-Cell Mass Cytometry of Differential Immune and Drug Responses Across a Human Hematopoietic Continuum”的文章由多倫多大學(xué)和斯坦福大學(xué)完成，他們采用同位素標(biāo)記抗體，結(jié)合質(zhì)譜分析的方法實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)細(xì)胞表面多達(dá)一百種標(biāo)記物的檢測(cè)。

通常采用的熒光抗體標(biāo)記細(xì)胞表面蛋白結(jié)合流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)的方法，雖然能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選，但只能夠同時(shí)識(shí)別6-10種不同顏色的熒光，且還需盡量避免發(fā)生熒光重疊。而這項(xiàng)研究通過這個(gè)可以稱為大量細(xì)胞計(jì)數(shù)法的方法，觀察了人類骨髓產(chǎn)生的不同形態(tài)細(xì)胞中及表面的34種物質(zhì)，不但能正確歸類10多種不同類型的免疫細(xì)胞，還能觀察到各類免疫細(xì)胞的內(nèi)部變化，從而預(yù)知可能發(fā)生的變化。這將有助于更快更廣泛的測(cè)量處方藥對(duì)人體細(xì)胞的反應(yīng)及功效，提前發(fā)現(xiàn)細(xì)胞病變，研發(fā)出針對(duì)個(gè)人的治療藥物。

另外在基因表達(dá)分析研究中，數(shù)字逆轉(zhuǎn)錄酶PCR（digital reverse-transcriptase，生物通譯）技術(shù)，結(jié)合微流體設(shè)備也幫助實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)控上百個(gè)單細(xì)胞中上百個(gè)基因的表達(dá)。今年的一項(xiàng)研究證明了這一點(diǎn)：Single-cell dissection of transcriptional heterogeneity in human colon tumors。這項(xiàng)有關(guān)腫瘤異質(zhì)性的研究利用新技術(shù)對(duì)數(shù)百個(gè)結(jié)腸癌細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞基因表達(dá)分析，由此獲得了人類結(jié)腸癌異質(zhì)性圖譜。

隨著單細(xì)胞分析技術(shù)越來越多的用于解答生物問題，對(duì)于靈敏度和高通量的要求也在不斷增加，尤其是在大分子分析方面——這比DNA和RNA分析的需求更多，而且商業(yè)用途的需求也越來越多。

來源：生物通