莊小威再突破成像技術(shù)

莊小威在單分子成像技術(shù)領(lǐng)域又做出突破并登上《科學(xué)》雜志。3月15日，小威和87少同班同學(xué)見面時(shí)稱：最棒的成果是下一個(gè)。 在單個(gè)細(xì)胞中了解轉(zhuǎn)錄組的表達(dá)譜和空間景觀，是全面認(rèn)識(shí)細(xì)胞行為的基礎(chǔ)。日前，著名學(xué)者莊小威領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)在Science雜志上發(fā)表了一項(xiàng)突破性的單分子成像技術(shù)，MERFISH(multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization)。該技術(shù)可以在單細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)空間分辨的高度多重化RNA分析，打破了目前的技術(shù)限制。

莊小威是著名的華裔女科學(xué)家，畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班(87級(jí))，34歲時(shí)成為了哈佛大學(xué)的化學(xué)和物理雙學(xué)科正教授，是哈佛物理系和化學(xué)系少有的雙科教授。2012年莊教授當(dāng)選為美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，刷新了美國(guó)科學(xué)院最年輕華人院士的紀(jì)錄。她所研發(fā)的超高分辨率技術(shù)STORM與諾獎(jiǎng)得主Eric Betzig的成果不相伯仲，卻和2014年的諾貝爾化學(xué)擦肩而過系統(tǒng)性分析單細(xì)胞的RNA豐度和空間定位，有助于我們理解細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)的許多方面。單分子熒光原位雜交(smFISH)是在單細(xì)胞中研究RNA拷貝數(shù)和空間定位的有力武器。這種技術(shù)能夠高分辨地分析RNA分布，為人們揭示了RNA亞細(xì)胞定位在生物學(xué)過程中的重要性，比如細(xì)胞遷移、發(fā)育和極化。smFISH還可以精確測(cè)定特定RNA的拷貝數(shù)(無擴(kuò)增偏好)，讓人們能夠定量基因表達(dá)的天然波動(dòng)，進(jìn)而闡明這種波動(dòng)的調(diào)控機(jī)制。

隨著成像技術(shù)和分析方法的進(jìn)步，smFISH檢測(cè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，大大拓展了我們對(duì)RNA表達(dá)譜及其空間定位的認(rèn)識(shí)。不過，smFISH目前只能在單細(xì)胞中同時(shí)檢測(cè)10-30種RNA，這無疑限制了這種技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。

莊教授等人開發(fā)的MERFISH是一個(gè)高度多重化的smFISH成像方法，可以在單個(gè)細(xì)胞中鑒定數(shù)千種RNA的拷貝數(shù)和空間定位。他們使用組合標(biāo)簽、連續(xù)成像等技術(shù)來提高檢測(cè)通量，還通過error-robust編碼方案，來抵消單分子標(biāo)記和檢測(cè)錯(cuò)誤。

研究人員用MERFISH技術(shù)對(duì)數(shù)百個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了分析，在單細(xì)胞中同時(shí)成像100-1000種RNA。他們還通過相關(guān)分析繪制了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測(cè)了基因功能，鑒定了與蛋白屬性有關(guān)的RNA分布模式。

2015年3月15日莊小威與哈佛大學(xué)代表團(tuán)訪問北京。當(dāng)晚她和87少同班同學(xué)見面時(shí)笑稱“最棒的成果是下一個(gè)”。