Технологии для работы с единичными клетками повышают ценность геномики

Биологи стремятся извлечь максимум информации из малых количеств ценного биологического материала и понять биологические реакции с более высоким разрешением. Центр анализа генома (TGAC) работает над снижением требований к количеству ДНК и РНК для проектов секвенирования до уровня единичной клетки, внедряя систему Fluidigm C1, систему сортировки клеток FACS-in-a-petri CellSorter и микроскопический дозатор жидкостей Labcyte Echo.

Эти технологии позволяют развивать методы исследования нуклеиновых кислот и открывают новые области для биологических изысканий.

Они предоставляют исследователям доступ к лучшим сборкам геномов (часто ограниченным некачественной исходной ДНК) и, благодаря низкоинпутной и одноклеточной транскриптомике, — к беспрецедентному пониманию биохимических изменений внутри клеток. Эта стратегия имеет большой потенциал для помощи в междисциплинарных подходах: клеточной биологии, генетике, геномике, биохимии, вирусологии, иммунологии, системной и, в конечном итоге, синтетической биологии.

Работа с малыми количествами ДНК и РНК требует специального оборудования, технической экспертизы и точного контроля качества, особенно для предотвращения и выявления загрязнений. Отбор конкретных единичных клеток сам по себе технически сложен. В ответ на это система Fluidigm C1 удовлетворит спрос благодаря своему уникальному автоматизированному микрофлюидному подходу.

Платформа Fluidigm C1 — это автономная автоматизированная система, которая сортирует смесь клеток по размеру и создает библиотеки для секвенирования. Она хорошо зарекомендовала себя в биологии позвоночных, и TGAC будет использовать ее для изучения с одноклеточным разрешением того, как иммунная система позвоночных реагирует на антигены, чтобы улучшить стратегии вакцинации сельскохозяйственных животных.

Система FACS-in-a-petri обеспечивает гибкость для отбора специфических клеток из смеси за пределами параметров, возможных для C1. Платформа Labcyte Echo 525 способна дозировать нанолитровые объемы реагентов, что позволяет создавать библиотеки в малых объемах, минимизируя затраты и максимизируя выход.

Эти новые ресурсы будут поддерживать ряд исследовательских проектов, использующих силу геномики. Улучшение Национального потенциала TGAC в области геномики поддерживает цель института — помочь исследователям в решении глобальных проблем здорового старения, продовольственной и энергетической безопасности, устойчивого развития и изменений окружающей среды.

TGAC также стремится усовершенствовать методологии секвенирования и сборки больших геномов. Специализированные протоколы экстракции ДНК для получения длинных фрагментов могут быть дорогими, сложными, требовать специфического оборудования, криогеники и опасных химикатов. Это, а также нехватка обученного персонала, может привести к компромиссам в качестве и задержкам проектов.

Система Boreal Genomics Aurora поможет в экстракции ДНК, необходимой для подготовки высококачественных библиотек с высокой молекулярной массой. Она может быстро определять размер ДНК до 60 т.п.н. и селектировать молекулы ДНК размером более 100 т.п.н., отделяя их от более мелких фрагментов и ингибирующих соединений.

Интеграция систем может способствовать высокопроизводительной экстракции ДНК за счет быстрой количественной оценки, контроля качества и точного отбора по размеру. Для сложных образцов TGAC также добавил к своему набору технологий NGS комбинацию 3D-сканера и принтера для сканирования существующей пластиковой тары и быстрого прототипирования новых модификаций, соответствующих потребностям TGAC в экстракции ДНК.

Тэранг Мехта, руководитель проекта и постдокторант в группе геномики позвоночных и здоровья TGAC: «Замечательно, что мы получили такие системы, которые не только продвинут развитие «омиксных» технологий, но и послужат ценным ресурсом для изучения ключевых исследовательских вопросов, связанных со здоровьем и болезнями животных, человека и растений».

Мэтью Кларк, руководитель группы геномики растений и микробов TGAC: «Эти технологии открывают возможность понимать биологию со все более высоким разрешением. Моя группа с нетерпением ждет возможности использовать их для изучения транскрипционных ответов иммунитета растений на биотические и абиотические стрессы».

Дэниел Свон, руководитель отдела платформ и конвейеров TGAC: «Продолжающиеся инвестиции в передовые платформы в TGAC означают, что мы находимся в уникальном положении для решения задач, связанных со сложными геномными проектами, и мы с нетерпением ждем открытия платформ для более широкого исследовательского сообщества».