日前，在一項發(fā)表于Nature Communications期刊的最新研究中，來自紐約基因組中心（NYGC）和紐約大學(xué)（NYU）的科學(xué)家成功開發(fā)出一種低成本、便攜式的新型3D打印微流控設(shè)備，并成功應(yīng)用于臨床實踐，進(jìn)一步推動了單細(xì)胞測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

為了驗證這一便攜設(shè)備在臨床環(huán)境的實用性，研究人員利用該設(shè)備對類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（RA）患者的滑膜組織進(jìn)行了單細(xì)胞測序，真正意義上實現(xiàn)了微流控技術(shù)的低成本常規(guī)應(yīng)用。此外，該設(shè)備連同其電子和氣動元件，總成本僅為600美元左右。且該設(shè)備的占地面積也很小，大小幾乎與紙巾盒相差無幾。

目前，基于液滴微流控技術(shù)的單細(xì)胞RNA測序已經(jīng)成為大規(guī)模并行細(xì)胞分析的強大工具。在臨床領(lǐng)域中，單細(xì)胞測序為了解疾病組織的細(xì)胞異質(zhì)性帶來了突破，但成本效益及儀器友好性等問題仍阻礙了其廣泛應(yīng)用。同類商業(yè)微流體儀器成本大多十分昂貴，并非所有實驗室都能配備。“為了解決這個問題，我們開發(fā)了一種低成本的3D打印微滴微流控設(shè)備，并將其部署在臨床環(huán)境中，對5個類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的滑膜組織進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析，”研究人員在論文中寫道。

紐約技術(shù)創(chuàng)新實驗室的高級研發(fā)工程師William Stephenson博士領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)了這一設(shè)備，他表示：“我們設(shè)計的儀器內(nèi)含微滴級別的微流控芯片和Drop-seq獨立技術(shù)，可滿足大規(guī)模并行單細(xì)胞RNA測序需求?！贝送?，設(shè)備的便攜性允許臨床人員在手術(shù)現(xiàn)場或手術(shù)后對患者樣本進(jìn)行實時處理，最大限度地減少了處理和運輸環(huán)節(jié)以優(yōu)化樣本質(zhì)量。

根據(jù)論文，研究人員對20,387個單細(xì)胞進(jìn)行了測序，并在轉(zhuǎn)錄組水平上揭示13個不同的細(xì)胞群。此外，研究人員還確定了以前未識別的成纖維細(xì)胞亞群并辨別了其在滑膜內(nèi)的空間位置，為風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物開發(fā)帶來了潛在的靶點。值得關(guān)注的是，所有患者組織的單細(xì)胞測序工作均在手術(shù)切除后大約一個小時進(jìn)行。

從手術(shù)室到測序的工作流程

據(jù)介紹，該研究是構(gòu)建全面RA滑膜組織“細(xì)胞圖譜”（cell atlas）的一個重要步驟。下一步，研究人員將搜集更多其他類型風(fēng)濕性關(guān)鍵炎患者的數(shù)據(jù)，目標(biāo)是從其他關(guān)節(jié)炎患者獲取患者樣本，如銀屑病關(guān)節(jié)炎和骨關(guān)節(jié)炎。此外，他們還計劃使用CITE-seq（NYGC技術(shù)創(chuàng)新實驗室開發(fā)的一種新型基因組工具），通過轉(zhuǎn)錄組以外的細(xì)胞表面蛋白更精確地對細(xì)胞類型進(jìn)行分類。

研究人員還表示，該技術(shù)將有助于描繪難以在標(biāo)準(zhǔn)實驗室中研究的樣本，例如生物防護設(shè)施中的高度傳染性或在實地研究環(huán)境中收集的樣本。為了方便技術(shù)在科學(xué)界的廣泛使用，該技術(shù)已經(jīng)完全“開源”。儀器的相關(guān)說明和裝配手冊可以在Metafluidics存儲庫中找到。Stephenson博士最后說道：“我們希望，這一設(shè)備能最終解決基礎(chǔ)研究和臨床環(huán)境中執(zhí)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析實驗的障礙?！?/p>