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TNT技术是什么?

促天科技 2025-07-24 22:33 0 0条评论

一、TNT技术是什么?

TNT技术是一种在单细胞水平上良性的、瞬时的和剂量可控的重组因子(预编程的DNA或RNA)交付方法,其可通过一个使用纳米技术的器件对细胞进行重新编程。

TNT技术工作方式为:首先对皮肤表面进行光电刺激,然后将一个硬币大小的芯片放在皮肤上。在不到一秒的时间内,芯片会将重组因子通过高强度的聚焦电场以非侵入方式交付到成活皮肤细胞中,最终将皮肤细胞转化成任何想要的细胞类型。

对小鼠和猪开展的实验表明,研究人员能够重新编程皮肤细胞,使其成为缺乏血液流动的伤腿中的血管细胞。在一周之内,活跃的血管开始出现在伤腿中,三周后伤势开始好转。实验室测试也显示,利用该技术将活体的皮肤细胞重新编程为神经细胞,注射入脑损伤小鼠,可助其从中风中康复。

二、10×Genomics单细胞测序

技术背景

10×Genomics技术是由10×Genomics公司和FredHutchinson癌症研究中心共同开发的单细胞RNA测序方法,该技术能够实现数千个细胞的快速高效标记、测序和分析,与Illumina测序仪全面对接,提供单细胞水平的基因表达谱和差异情况,实现细胞群体的划分与细胞群体间差异表达基因的检测。

10×Genomics平台介绍

10X Genomics单细胞平台是一个综合的单细胞分离及文库构建平台,适用于多种单细胞测序应用,包括单细胞基因表达、单细胞免疫表型、单细胞CNV和单细胞ATAC。通过UMI条形码和Microfluidics微流体技术,一次分离并标记100-10000个细胞,测序通量通常为50000reads/per cell。10XGenomics平台的高通量单细胞RNA-seq技术利用液滴法原理,结合GemCode技术,通过控制微流体的进入,将带有barcode、UMI(分子标签)、引物及酶的凝胶珠(Gelbeads)与单细胞混合,实现大规模的单细胞分离及单细胞文库构建。

技术原理

微流控系统产生包裹着单个细胞和单个微珠的纳米级液滴,单细胞悬液在微流控系统中与凝胶微珠混合,细胞吸附在微珠上,通过微流体“双十字”交叉系统,油相包裹凝胶微珠和细胞悬液形成一个个油包水的小液滴,形成乳浊液结构,通过系统地对每个液滴进行唯一标记,上机测序后利用生信手段拆分barcode序列,实现一次分离和文库构建100-10000个细胞。

细胞通量高:微流体系统一次可检测样本细胞数可达500-80000个。单细胞测序覆盖度高,平均为50000reads/cells。细胞捕获效率高,单细胞捕获效率高达65%,利于稀有样本或小细胞量类型样本研究。真正意义的单细胞测序,单个GEMs捕获到多个细胞的概率极低,细胞可适性高,对细胞大小及细胞类型无限制。

技术优势

单细胞悬液制备确保细胞活性≥80%,细胞浓度为700-1200cell/ul。GEMs构建利用微流控系统将单细胞悬液与含有barcode信息的凝胶珠、油滴混合,通过微流体“双十字”交叉系统,构建包含凝胶珠、单细胞、MasterMix和油滴的GEMs。细胞裂解和逆转录反应收集GEMs,通过酶解释放大量Barcode和mRNA,然后发生逆转录反应,产生用于测序的带有barcode和UMI信息的cDNA一链,构建测序文库。

数据分析流程图包含生信分析,如cellranger用于拆分BCL文件为fastq测序数据,cellranger统计count值完成细胞和基因定量,产生基因表达矩阵。seruat用于细胞亚群聚类分析,揭示细胞相互作用网络。

应用方向

10×Genomics技术在免疫、肿瘤研究、神经系统发育、脑发育、疾病分型、干细胞分化、胚胎细胞发育研究等方面具有广泛的应用。免疫方向分析免疫细胞遗传物质的多样性和高度异质性,鉴定免疫细胞类型,探究免疫反应的分子机理。肿瘤研究识别肿瘤细胞亚型,为癌症治疗提供基因层面的数据支持。神经系统发育研究神经元细胞异质性,解析分子调控机制及分化机制。脑发育研究人脑细胞异质性,揭示正常功能与异常机制。

研究案例

整合10×Genomics和Smart-seq技术绘制高分辨率免疫细胞图谱,描述肝癌微环境的免疫组分和状态,为肝癌免疫治疗提供思路。人类妊娠早期细胞图谱提供了发育初始阶段的重要参考,帮助认知胎盘和母体细胞信号传导,阐明妊娠障碍和癌细胞逃逸途径。植物细胞分子关系的解析揭示单细胞水平的基因表达和功能研究,将根发育生物学从组织器官水平提升到单细胞水平。

三、如今科技这么发达,为何无法制造出一个单细胞生物?

如今科技这么发达,为何无法制造出一个单细胞生物?

这么多年来,人类一直都在探索生命。克隆,试管婴儿,细胞复制培养等等技术都可以稳定地进行。但我们的人类科技依然无法用机械工业的手段制造出任何一个单细胞生物,甚至有科学家认为细胞是神明创造的,一种具有自主意识还有生命追求的“微型机器”。

我们人类可以制造出很复杂的机器,性能和影响我们今天也有目共睹,科技在很大程度上已经改变了我们的生活方式。但我们在自然界里面可谓是一文不值,自然界的复杂程度远在我们了解的之上。就如一个细胞,它确实很小,不过只是选取的参照物不同而已,一个细胞把它放大了看,就像把地球看成细胞,我们也只是里面的“尘埃”而已。这样来看,细胞也将会是一个复杂而且拥有秩序的世界。然而每个细胞都有不一样的细胞结构,细胞膜,细胞质,细胞核,细胞壁等等,构成的结构更加复杂。还有绿色植物的光合作用,体内拥有的叶绿体,线粒体,高尔基体,溶酶体,中心体,液泡等等存在的复杂细胞结构。对于现在的这些,人类都是只能观看而已。然而还存在更加复杂的构成,如DNA在进行复制转换时,过程时不允许出现错误,这对于人类来说是力不从心的,更别说人类用机械的手段来制造出来。

到现如今,我们人类的技术最小单位已经达到了纳米,已经极其靠近细胞的单位结构了,但对于制作细胞来说还远远不够。细胞是一种具有自主意识和有生命追求的细胞物体,有自我生命表现的活的物体,这是人类任何科学机械技术都无法做到的。

所以在自然界中,自然界的复杂程度是远高于人类的认识程度的,即使人类现当今的纳米技术,在自然界的构成当中,也只是九牛一毛不值一提。不过我们人类还是最为智慧的生命体,比如前面所提到的火箭,各种芯片还有克隆,试管婴儿等技术,都是其他生命体无法做到的。我们人类甚至可以通过科学技术的发展来改变客观生态环境。

因为单细胞生物的制造难度非常高,牵扯的知识非常多,比造原子弹还难,所以人类无法制造出一个单细胞生物。

现阶段连复杂的有机物人工都无法合成,细胞中各种复杂的有机物多得数不过来,别说制造细胞了,哪怕是细胞壁,细胞器这些细胞的结构,我们也无法合成出来。虽然现在科技看起来很发达了,但还尚未发达到制造细胞的水平,不过科学家还在不断努力,没准不久的未来就能实现了呢。

如今的科技还没那么发达,现在热门的是单细胞测序,当下的科技连单细胞测序都不简单,更何况制造出能够自己生活的单细胞生物了。