DISCO: новый инструмент для анализа отдельных клеток в их естественной среде

Ученые из Университета Торонто разработали метод DISCO (Digital microfluidic Isolation of Single Cells for -Omics), позволяющий выбирать отдельные клетки, растущие на поверхности лабораторной чашки, и изучать их молекулярный состав. Это первый метод, объединяющий клеточную микроскопию с омиксными платформами, чтобы связать видимые физические параметры клетки (внешний вид, наличие поверхностных маркеров, контакты с соседями) с ее молекулярным строением.

Как работает DISCO:

• Микроскоп делает детальные флуоресцентные изображения целевой клетки в её локальном окружении (in situ).
• Высокочастотный лазер фокусируется на клетке. Энергия лазера создает крошечный пузырек, который лопается рядом с клеткой, разрывая её мембрану.
• Содержимое клетки "выстреливает" в микрокаплю на микрофлюидном чипе, откуда извлекается для последующего молекулярного секвенирования.
• Это позволяет проанализировать геном (ДНК), транскриптом (РНК) и протеом (белки) конкретной выбранной клетки.

Проблема, которую решает DISCO: Современные методы анализа отдельных клеток требуют помещения клеток в суспензию и их разделения, что приводит к потере важной информации о физических особенностях клеток и их локальном микроокружении.

Доказательство принципа: В экспериментах исследователи культивировали вместе клетки человеческой и мышиной опухоли мозга. Анализ показал, что экспрессия около 5000 мышиных генов (примерно 1/5 генома) изменилась в отдельных мышиных клетках, которые были окружены человеческими клетками, а не себе подобными.

Значение и перспективы:

• Результаты подчеркивают, насколько контакты между клетками могут влиять на их молекулярное состояние.
• Это имеет значение для исследований, где человеческие ткани (например, опухоли) изучают, пересаживая их мышам (in vivo). Изменения в экспрессии генов в трансплантате могут влиять на разработку методов лечения.
• В будущем метод планируют адаптировать для анализа срезов тканей.
• Конечная цель — применение DISCO для изучения редких типов клеток, таких как стволовые клетки, потенциал которых во многом регулируется их непосредственным микроокружением, для продвижения новых терапий.