莊小威再突破成像技術(shù)
莊小威在單分子成像技術(shù)領(lǐng)域又做出突破并登上《科學(xué)》雜志。3月15日,小威和87少同班同學(xué)見面時稱:最棒的成果是下一個。 在單個細(xì)胞中了解轉(zhuǎn)錄組的表達(dá)譜和空間景觀,是全面認(rèn)識細(xì)胞行為的基礎(chǔ)。日前,著名學(xué)者莊小威領(lǐng)導(dǎo)研究團隊在Science雜志上發(fā)表了一項突破性的單分子成像技術(shù),MERFISH(multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization)。該技術(shù)可以在單細(xì)胞水平上實現(xiàn)空間分辨的高度多重化RNA分析,打破了目前的技術(shù)限制。
莊小威是著名的華裔女科學(xué)家,畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班(87級),34歲時成為了哈佛大學(xué)的化學(xué)和物理雙學(xué)科正教授,是哈佛物理系和化學(xué)系少有的雙科教授。2012年莊教授當(dāng)選為美國國家科學(xué)院院士,刷新了美國科學(xué)院最年輕華人院士的紀(jì)錄。她所研發(fā)的超高分辨率技術(shù)STORM與諾獎得主Eric Betzig的成果不相伯仲,卻和2014年的諾貝爾化學(xué)擦肩而過系統(tǒng)性分析單細(xì)胞的RNA豐度和空間定位,有助于我們理解細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)的許多方面。單分子熒光原位雜交(smFISH)是在單細(xì)胞中研究RNA拷貝數(shù)和空間定位的有力武器。這種技術(shù)能夠高分辨地分析RNA分布,為人們揭示了RNA亞細(xì)胞定位在生物學(xué)過程中的重要性,比如細(xì)胞遷移、發(fā)育和極化。smFISH還可以精確測定特定RNA的拷貝數(shù)(無擴增偏好),讓人們能夠定量基因表達(dá)的天然波動,進(jìn)而闡明這種波動的調(diào)控機制。
隨著成像技術(shù)和分析方法的進(jìn)步,smFISH檢測已經(jīng)實現(xiàn)了自動化,大大拓展了我們對RNA表達(dá)譜及其空間定位的認(rèn)識。不過,smFISH目前只能在單細(xì)胞中同時檢測10-30種RNA,這無疑限制了這種技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。
莊教授等人開發(fā)的MERFISH是一個高度多重化的smFISH成像方法,可以在單個細(xì)胞中鑒定數(shù)千種RNA的拷貝數(shù)和空間定位。他們使用組合標(biāo)簽、連續(xù)成像等技術(shù)來提高檢測通量,還通過error-robust編碼方案,來抵消單分子標(biāo)記和檢測錯誤。
研究人員用MERFISH技術(shù)對數(shù)百個細(xì)胞進(jìn)行了分析,在單細(xì)胞中同時成像100-1000種RNA。他們還通過相關(guān)分析繪制了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò),預(yù)測了基因功能,鑒定了與蛋白屬性有關(guān)的RNA分布模式。
2015年3月15日莊小威與哈佛大學(xué)代表團訪問北京。當(dāng)晚她和87少同班同學(xué)見面時笑稱“最棒的成果是下一個”。





