分析菌落中每个细菌细胞的基因活性？在维尔茨堡开发的一种单细胞转录组学新技术可以比其他方法更有效地做到这一点：它可靠地检测每个细菌细胞的300到600个基因，成功率高达95%，从而超越了已建立程序的效率。
在细菌群体中，并非所有个体都是相同的。有些可能正处于细胞分裂的边缘，其他的则正在分化，还有一些正努力适应变化的环境条件。特别是对于病原体而言，研究人员尽可能了解细菌群体内的这种多样性非常重要。这些知识有助于开发改进的治疗方案。
分析细菌多样性的一种技术是单细胞转录组学。它利用小的信使分子（mRNA）来确定在特定时间点一个细菌群体中单个细菌细胞中哪些基因是活跃的。即使在复杂的细菌群体中，mRNA分析也显示出单个细菌细胞如何对抗生素或其他环境变化做出反应。
发表在《自然协议》期刊上
维尔茨堡的朱利乌斯-马克西米利安大学（JMU）和基于RNA的感染研究亥姆霍兹研究所（HIRI）的研究人员在2020年开发了一种创新的细菌单细胞转录组学变体。该方法称为细菌MATQ-seq，并具有多个优势。
维尔茨堡的研究人员自此进一步完善了他们的方法。在《自然协议》期刊上，他们现在展示了一份逐步协议，即使用MATQ-seq创建单个细菌转录组的精确指引。该协议还包括数据的实验分析和计算机辅助分析。
协议覆盖的细菌达95%
“我们开发了一种基于定量单细胞RNA测序的稳健细菌scRNA-seq协议，”来自JMU分子感染生物学研究所的克里斯蒂娜·霍姆贝格博士表示，她现在是巴塞尔大学Biozentrum的研究人员。该科学家和她的JMU同事法比安·伊姆达尔博士是这项研究的第一作者。
“使用如沙门氏菌肠炎等模式生物，我们展示了该方法的高效性，”克里斯蒂娜·霍姆贝格解释说。它的细胞保留率高达95%——这意味着在整个过程结束时，实际上从最初使用的细胞中创建了95%的单基因文库。这远高于其他协议，其损失率可达70%。
分析300到600个基因的活性
“我们的方法可靠地检测到每个细菌细胞的300到600个基因的活性。平均而言，这显著超过目前其他方法的成果，”法比安·伊姆达尔说。根据记录的基因活性，很容易识别出单个细菌当前的活动或其当前适应的环境条件。
整个过程——从单细胞分离到原始数据生成——使用MATQ-seq大约需要五天。它非常适合来自数百个细胞的小样本；在这个范围内，它的效率和分辨率都很高。对于数十万个到数百万个细胞的高细胞通量，其他协议更合适，但必须接受细胞的高损失和每个细胞检测到少于100个基因。
全球独特的合作平台
“我们的协议能够稳健地分析各种细菌物种，从而为在维尔茨堡开发全球独特的微生物单细胞RNA测序平台奠定基础，”HIRI和IMIB主任约尔格·沃戈尔教授解释说。该平台旨在整合协议和专业知识，使其他研究人员和实验室能够获得这项技术。
新平台名为微生物单细胞RNA-seq中心（MICROSEQ）：“它基于我们开发的技术和其他已建立的高通量细菌转录组分析方法。”未来，来自世界各地的研究团队将能够访问细菌细胞的单细胞转录组学技术。
