单细胞RNA测序（scRNA-seq）是一种热门的技术，能够在单细胞水平上研究基因的表达模式，从而深入了解细胞异质性。不过，与低通量方法相比，高通量scRNA-seq方法从每个细胞中回收的信息较少。

最近，麻省理工学院的研究人员通过改进常用的Seq-Well技术，大大提高了从细胞中收集的信息量。如今，他们可从每个细胞中收集十倍的信息，更加深入地了解细胞中表达的基因，这将有助于他们发现健康细胞与异常细胞之间细微但关键的差异。这项成果于周二发表在《Immunity》杂志上。

共同通讯作者、麻省理工学院医学工程与科学研究所（IMES）的核心成员Alex K. Shalek表示：“显然，这些技术在了解复杂的生物学系统上具有颠覆性的潜力。如果我们查看一系列不同的数据集，我们将真正了解健康与疾病的状况，这有望告诉我们采取何种治疗策略。”

几年前，Shalek及其同事开发出一种名为Seq-Well的高通量且低成本的测序方法，它能够同时对多个单细胞中的RNA进行快速测序。不过，与某些通量较低或成本较高的RNA测序方法相比，它从每个细胞中获得的信息较少。为此，他们这次的研究重点是重新获得旧版本丢失的一些信息。

在测序过程中，为了获得足够的DNA拷贝用于测序，人们通常需要对cDNA分子进行扩增。然而，并非所有的cDNA都被扩增。为了让更多的分子经过扩增这一步，他们改变了cDNA的标记方式，加上了第二条引物序列，让pCR酶更容易扩增这些分子。

研究人员发现，在采用这种技术后，他们能够从每个细胞中获得更多的信息。检测到的基因数量增加了五倍，从每个细胞中回收的RNA转录本数量增加了十倍。这些有关细胞因子、细胞表面受体和转录因子的额外信息让研究人员鉴定细胞之间的细微差异。

共同第一作者Travis Hughes表示：“通过一个非常简单的分子生物学技巧，我们就能极大地提高每个细胞的信息量，而且这个技巧很容易整合到现有的工作流程中。”

之后，研究人员利用这种技术来分析19例皮肤病患者的约40,000个细胞，这些活检样本分别代表五种不同的皮肤病：银屑病、痤疮、麻风病、斑秃和环状肉芽肿。他们希望了解这些疾病的共性和差异。

研究人员发现，某些疾病之间具有相似性。例如，麻风病和环状肉芽肿中都出现相似的炎性T细胞。同时，他们也发现了疾病独有的特征。在牛皮癣患者的细胞中，他们发现角质形成细胞所表达的基因能够驱动炎症的出现。

这项研究中产生的数据也将为其他研究人员提供宝贵资源。“你永远不知道以后要用这些数据集来做什么，但测定了一切，这就是一个巨大的机会，”Shalek说。“将来，当我们研究表面受体、配体、蛋白酶或其他基因时，这些信息将唾手可得。”

研究人员表示，这项技术还可以应用于其他疾病和细胞类型。他们已用它来研究癌症和传染病，包括结核病、疟疾、HIV和埃博拉病毒，并打算用它来分析与食物过敏有关的免疫细胞。（生物通 薄荷）

原文检索

Second-Strand Synthesis-Based Massively parallel scRNA-Seq Reveals Cellular States and Molecular Features of Human Inflammatory Skin pathologies

DOI: https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.09.015