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Cell 重磅观点|仅凭转录组等分子信息,真的足够定义细胞状态吗?

发布时间:2026-09-11

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在单细胞技术蓬勃发展的今天,提及如何定义细胞状态,转录组测序往往成为首选工具。通过解析基因表达谱,我们给细胞打上标签,划分细胞亚型,解析细胞异质性。

但 Cell 这篇 Perspective 观点文章对此提出了深刻质疑:仅仅依靠分子信息,我们是否完整认识了真实的活细胞?
传统生物学中,人们依靠细胞形态、空间位置、功能行为来区分细胞。步入后基因组时代,科研重心高度偏向分子维度,转录组几乎成为定义细胞状态的 “金标准”。
而随着活细胞成像、大尺度图像数据集、定量图像分析技术飞速迭代,作者呼吁回归细胞本身,提出“整体细胞状态(holistic cell state)”这一新概念:细胞状态不能只看基因转录,细胞的物理结构、形态特征、空间分布、动态行为,同样是不可缺失的评判维度。
活细胞并非静态的试管内化学反应体系,它是典型的耗散系统,持续和外界交换物质与能量,远离化学平衡,对外界呈现高度非线性应答。
这就造成一个现实困境:即便我们完整掌握细胞全部基因列表,也很难完全预测细胞后续行为。单纯依靠分子层面 “自下而上” 的建模方式,面对复杂的真核细胞存在明显局限性。基因可以告诉我们细胞具备哪些潜能,但细胞真实的表型、动态变化,还受空间结构、微环境、时序动态共同调控。
这也解释了科研中经常遇见的现象:转录谱相似的细胞,形态、功能、命运走向却可以完全不同。只看测序数据,就会丢失这部分关键信息。
文章认为,未来细胞研究的正确方向,是实现多维度融合:把分子组学数据,与单细胞成像得到的形态、时序动态、空间结构观测结合起来,综合去解析细胞状态以及状态转换。

整体细胞状态(holistic cell state)概念图,融合分子与表型信息

细胞状态不是一张固定不变的标签,而是一个动态过程。细胞会受外界刺激发生状态漂移、转换,这类动态变化,恰恰是药物筛选、类器官研究、分化发育的核心关注点。测序擅长捕捉某个时间点的分子快照,而活细胞成像可以持续记录细胞形态与行为的连续演变。
当然,这并不否定测序的巨大价值,而是提醒我们避免单一维度的认知偏差。组学给我们基因层面的底层信息,成像给我们细胞物理与行为层面的表型信息,二者互补,才能还原更加接近真实的完整细胞。
多维度数据融合解析细胞状态转换的未来范式

小结:
1.仅靠转录组不足以完整表征活细胞状态;
2.提出整体细胞状态,融合分子信息+形态/空间/动态成像信息;
3.重视细胞状态的动态转换,多组学与时序成像联合分析是未来趋势。
这篇 Cell 观点,也为活细胞成像设备提供了理论支撑:在单细胞研究赛道,成像不再只是 “看图”,而是细胞状态解析必不可少的分析手段。

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