庄小威《科学》再发突破性成像技术

庄小威科学再发突破性成像技术2015年 04月15日在单个细胞中了解转录组的表达谱和空间景观，是全面认识细胞行为的基础。日前，著名学者 庄小威(Xiaowei Zhua ng)领导研究团队在Scie nee杂志上发表了一项突破性的单分子成像技术， MERFISH(multiplexed error-robust fluoresce nee in situ hybridization)。该技术可以在单细胞水 平上实现空间分辨的高度多重化RNA分析，打破了目前的技术限制。庄小威是著名的华裔女科学家，早年毕业于中国科技大学少年班， 34 岁时成为了哈佛大学的 化学和物理双学科正教授，是哈佛物理系和化学系少有的双科教授。 2012 年庄教授当选为美国国 家科学院院士，刷新了美国科学院最年轻华人院士的纪录。她所研发的超高分辨率技术STORM 与诺奖得主Eric Betzig的成果不相伯仲，却和2014年的诺贝尔化学擦肩而过系统性分析单细胞 的 RNA 丰度和空间定位，有助于我们理解细胞和发育生物学的许多方面。单分子荧光原位杂交 (smFISH)是在单细胞中研究RNA拷贝数和空间定位的有力武器。这种技术能够高分辨地分析 RNA分布，为人们揭示了 RNA亚细胞定位在生物学过程中的重要性，比如细胞迁移、发育和极 化。smFISH还可以精确测定特定RNA的拷贝数(无扩增偏好)，让人们能够定量基因表达的天 然波动，进而阐明这种波动的调控机制。随着成像技术和分析方法的进步， smFISH 检测已经实现了自动化，大大拓展了我们对 RNA 表达谱及其空间定位的认识。不过，smFISH目前只能在单细胞中同时检测10-30种RNA，这无 疑限制了这种技术的进一步应用。庄教授等人开发的MERFISH是一个高度多重化的smFISH成像方法，可以在单个细胞中鉴定 数千种 RNA 的拷贝数和空间定位。他们使用组合标签、连续成像等技术来提高检测通量，还通 过error-robust编码方案，来抵消单分子标记和检测错误。研究人员用MERFISH技术对数百个细胞进行了分析,在单细胞中同时成像100-1000种RNA。 他们还通过相关分析绘制了基因调控网络，预测了基因功能，鉴定了与蛋白属性有关的 RNA 分 布模式。