Atlas分析蛔虫中每种细胞类型的基因读数

细胞分裂在蛔虫的早期阶段。 Waterston实验室/ UW医学
 
蛔虫C. elegans
蛔虫在动物的各种细胞中首次编出基因读数。例如，蠕虫生命中特定阶段的读数显示，例如，每个细胞中哪些基因开启或关闭。
个体中几乎所有的细胞都含有相同的基因。这组基因是在受精的时刻确定的，当时个体只是一个细胞。沿着多个细胞分裂的路线，身体最终由不同的细胞类型组成。
每种细胞类型都有其自己的遗传密码部分的选择性激活。这些模式上的基因/基因主要是人体或动物体内许多特化细胞的形状，性质和功能的无数。
威斯康星大学医学院的研究人员想要创造一种资源，以获得同一生物体内广泛细胞多样性背后的原因。他们制定了条形码和索引大量单细胞和单分子的策略。他们的目标是测量蛔虫中每种细胞和细胞类型的分子状态。
该项目的高级科学家是华盛顿大学医学院基因组科学系教授兼主席Robert Waterston，美国大学基因科学系助理教授Cole Trapnell ; 美国华盛顿大学基因科学教授Jay Howard Shendure和霍华德休斯医学研究所的研究员。首席科学家是大学医学院的研究生曹俊岳和乔纳森·派克。
在科学阅读他们的论文;
该研究组独特地标记了来自许多细胞或其细胞核的完整遗传读数。核心是细胞的中央管理办公室。
遗传读数显示DNA代码的哪个区段正在通过RNA被细胞复制。RNA拷贝或转录本的集合称为转录组。它们成为蛋白质生产或其他细胞活动的一套方向。
研究人员将他们的分析策略应用于线虫秀丽隐杆线虫的幼虫阶段。这种蛔虫已经是唯一具有其全部细胞和细胞类型的多细胞生物体，并且这些细胞的整个发育谱系的记录已经被记录下来。
这种线虫也有相对较少的细胞。在幼虫阶段，确切地说有762个，不包括生殖细胞。不像许多其他的动物，每个线虫幼虫有相同数量的细胞。
它也是一种流行的基因研究蠕虫，用于研究受精后生物如何形成，然后生长并通过生命阶段到老年。
直到最近，还没有办法根据基因活性对生物体中的所有细胞进行全面分类。已经开发了方法来研究个体细胞中的基因活性。
Trapnell说：“我们现在可以通过实验为成千上万的细胞做一次实验。
研究人员开始了技术控制，看看他们能否快速将人类从小鼠细胞中分离出来。
他们首次在一次实验中测量了整个动物所有细胞中的所有基因。
特拉普内尔说：“我们希望这一资源将显着加快生物学家的努力，揭示动物形成和发展的新基本原则，并且这种蠕虫的工作成为更好地理解人类发展的踏脚石。
他还表示，研究还表明，“神经细胞能处理和传递信息的神经细胞是多么令人难以置信的”，在蠕虫中只有一种或几种细胞表现出罕见的神经元细胞类型。
他预计，他的团队所制作的地图集将导致关于细胞重新分类的激烈辩论。
他说，未来的研究可能会考虑整个动物的转录组如何随着动物的生长而发生变化，以及控制这些变化的因素，科学家们在一系列发育阶段进行这种类型的实验。
对于类似实验的预测来获得小鼠或人体可比较的图谱，Trapnell表示，在索引策略中，障碍物不会太多，而是在获取样本时。小鼠和人类不包含预定数量的细胞。另外，解剖学上处理整个复杂的有机体以收集所有类型的细胞也将是一个挑战。
他们的单细胞组合索引RNA测序方法或简称sci-RNA-seq的优点是速度快。每个实验的成千上万个单细胞的转录组文库可以在两天内由一个人完成。成本范围从一个单元3美分到20美分。
研究人员估计，假设研究人员最终可以在一次实验中检测1000多万个细胞的转录组。
研究人员写道，他们将数据视为基于英国John Sulston创造的诺贝尔奖获奖细胞谱系图谱的基础图谱的起点，该谱图将指示每个细胞在整个生命周期中的分子状态这个重要的线虫。
科学家们已经为其他实验室提供了有关Gene Expression Omnibus的原始数据，并提供了如何通过Jupyter笔记本处理数据的在线实例。
这项工作得到了国立卫生研究院的资助，包括国立心肺血液研究所，保罗·G·艾伦家族基金会，霍华德·休斯医学研究所，WM凯克基金会，戴尔·弗雷奖突破奖科学家，阿尔弗雷德·P·斯隆基金会奖学金，以及威廉·盖茨生物医学科学院的荣誉主席。

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