到目前為止，所有的全基因組測序技術都通過殺死細胞來窺視其秘密。這種技術上的限制排除了細胞測序后對細胞生物學特性或分子特征進行后續分析的可能性。

由EPFL的Bart Deplancke博士和蘇黎世聯邦理工學院的Julia Vorholt博士領導的研究小組改進了單細胞RNA測序技術，該方法現在可以從單個細胞中獲得數千份轉錄本的序列，從而在不破壞細胞的情況下推斷出基因活動。

這項名為Live-Seq的新技術的發展細節發表在《自然》(Nature)雜志上的一篇文章中，這項創新使得在微創條件下收集和分析活細胞的RNA成為可能。

“它[Live-seq]是一種優化的流體力顯微鏡方法的結合——本質上是一種帶有中空懸臂的原子力顯微鏡，它允許我們從細胞中提取細胞質(因此也包括mRNA)，而不需要裂解它，它內部開發的高度敏感的單細胞轉錄組方法，允許我們從細胞質提取物中存在的微量mRNA中提取全基因組基因表達譜，”Deplancke說。

流體顯微鏡(FluidFM)使用注射器等微小通道在顯微鏡下移動微小體積的液體。這使得研究人員能夠在不破壞細胞的情況下從活細胞中注射和提取RNA等分子。FluidFM是由蘇黎世聯邦理工學院發明的，并在早些時候的研究中進行了報道，已經成為對單個細胞進行實驗的通用工具。

Vorholt說:“FluidFM結合了原子力顯微鏡的高精度和體積控制的分配，可以達到1L的萬億分之一（picoliter），甚至在光學控制下。它可以作為一種納米大小的注射器用于各種應用，作為一種微創工具，例如，向細胞內注射液體或小物體，或從細胞內提取它們以保持它們的生命�！�

除了FluidFM，保存微小細胞質樣本和這些樣本的RNA序列的能力導致了Live-seq的開發。這項技術促進了時間轉錄組分析，在細胞壽命延長的過程中，數千個基因的基因活動可以在謹慎的時間點上進行監測，從而引發了之前無法解決的科學問題。

“有了Live-seq，我們現在可以獨特地解決高度有趣和生物醫學相關的問題，例如，為什么某些細胞分化或對抗癌藥物有耐藥性，而它們的姐妹細胞卻沒有，”Deplancke說。

Live-seq是否適用的一個關鍵問題是該技術能否在不破壞細胞生物學特性的情況下對轉錄組進行測序。為了解決這一問題，研究人員證明了Live-seq可以在不顯著改變細胞功能反應或生長的情況下區分各種細胞類型。他們表明，通過序列分析巨噬細胞感染前后的轉錄組，以及脂肪干細胞分化為脂肪細胞前后的轉錄組，Live-seq可以直接繪制細胞的時間軌跡。

“從轉錄組和表型上取樣的細胞似乎很難與未探測的細胞區分開來。這對我們來說是一個令人驚訝的結果，因為它表明細胞質取樣的影響最多是輕微的，”Deplancke說。

Live-seq可以幫助解決生物學中的一些謎題，這些謎題由于缺乏用于時間研究的儀器而無法通過實驗更早地解決。

“我們不會殺死細胞。這使我們能夠監測該細胞的情況，比如它是否會分化成一種特定的細胞類型，它是否會對特定的免疫刺激做出反應，或者它是否會對抗腫瘤藥物產生耐藥性或易感。我們可以沿著這些軌跡對細胞進行多次采樣，而不會對細胞產生重大影響或殺死細胞。在每個時間點，我們都可以識別與細胞表型變化相關的基因，這使我們能夠找到細胞行為的分子決定因素，這是生物學中一個偉大的突出問題�！�

Deplancke和他的團隊打算使用Live-seq來記錄單個細胞在關鍵生物過程中的分子變化，就像單個圖像可以串成一個講述故事的電影一樣。

Live-seq enables temporal transcriptomic recording of single cells