Zman-seq技术：揭示细胞历史的新时代，为癌症治疗带来新希望

一项名为Zman-seq的新方法可能为癌症等疾病的治疗带来重大突破。来自以色列魏茨曼科学研究所的Ido Amit实验室的研究人员首次成功开发出一种追踪和测量体内单个细胞变化随时间而变的方法。

这项研究成果发表在《Cell》杂志上，题为“时间分辨的单细胞转录组学定义了胶质母细胞瘤中的免疫轨迹”。

这一名为Zman-seq（来自希伯来语单词“zman”，意为“时间”）的方法涉及使用不同时间标记标记细胞，并在健康或病理组织中跟踪它们。通过这种细胞时间机器，研究人员可以了解细胞的历史，以及每个细胞在组织中停留的时间，最终实现对组织内发生的分子和细胞时间变化的理解。

研究人员写道：“解读在时间上发生的免疫适应的细胞状态转变对于推动生物学至关重要。目前缺乏捕获细胞动态的实证体内基因组技术。我们提出了Zman-seq，这是一种单细胞技术，通过在循环免疫细胞中引入时间戳来记录时间动力学，将其在组织中跟踪数天。应用Zman-seq解析了胶质母细胞瘤中免疫微环境的细胞状态和分子轨迹。”

这项新技术的发展始于Ido Amit实验室的博士后研究员Daniel Kirschenbaum的研究。Kirschenbaum出生在匈牙利，在瑞士攻读神经病理学博士学位，专注于研究胶质母细胞瘤，这是最常见和最具侵袭性的脑肿瘤之一。他表示：“我们通常认为癌症是细胞失控增长的结果，但事实上，癌症也是身体，尤其是其免疫系统，失去控制这种增长的能力。”他补充说：“当你观察肿瘤时，它们的大部分由功能失调的免疫细胞组成，有时占据肿瘤细胞的三分之一甚至一半。”

胶质母细胞瘤是免疫抑制型肿瘤中最为显著的一种。“理想情况下，我们希望每个细胞上都有一个小时钟，告诉我们它何时进入肿瘤，何时激活使其失效的信号和检查点。这种回到未来的时间机器被认为是不可能开发出来的。”

研究人员决定尝试在细胞进入肿瘤之前将其标记，采用不同时间点的荧光染料，随后能够准确了解每个细胞何时进入组织以及停留的时间。

Kirschenbaum补充说，挑战在于以最佳方式在血液中对细胞进行染色，确保染料不会到达组织本身，或在血液中停留时间过长，可能与下一个染料混合。同时，染料必须在足够长的时间内停留在细胞上，以便测量它们。

使用Zman-seq，Kirschenbaum和他的同事们能够深入了解为什么免疫系统在对抗胶质母细胞瘤时如此功能失调。“例如，我们展示了称为自然杀伤细胞的免疫细胞，正如其名字所示，对杀灭异常细胞至关重要，因为肿瘤劫持了它们的杀伤机制，而这在它们进入肿瘤后不到24小时内就发生了。这解释了为什么利用免疫系统对抗胶质母细胞瘤的治疗尝试是如此无效，” Kirschenbaum说。

Amit实验室的研究人员现在正在开发阻断免疫失活肿瘤检查点的方法，以重新激活胶质母细胞瘤和其他难治性肿瘤中的免疫系统。此外，他们计划将Zman-seq改编为研究人体内细胞的时间动态。“例如，许多癌症患者在手术前接受治疗。我们希望使用该方法在此期间对身体内的免疫细胞进行染色，以便在手术后更好地了解肿瘤中免疫细胞的动态，并优化患者的治疗，” Kirschenbaum补充说。

Amit表示：“直到今天，有很多不同的方法尝试分析单细胞数据并根据不同参数将它们沿时间轴排列。但这些方法在选择事件序列方面都有一定的主观性。”他说：“Zman-seq提供了‘硬性事实’，实证测量使科学家能够理解进入肿瘤时免疫和其他细胞经历的事件精确顺序，这可能导致对癌症和其他疾病生成更有效疗法的全新思维。”

参考文献：“Time-resolved single-cell transcriptomics defines immune trajectories in glioblastoma.”

编辑：王洪

排版：李丽