Новый инструмент для изучения генетических вариантов на уровне одной клетки

Учёные из EMBL и их коллеги разработали инструмент SDR-seq, который превосходит существующие технологии одноклеточного анализа. Он одновременно захватывает геномные вариации (ДНК) и РНК в одной и той же клетке, что повышает точность и масштабируемость по сравнению с предыдущими методами.

Преодоление ключевого ограничения

Геном состоит из кодирующих и некодирующих областей. Более 95% вариантов ДНК, связанных с заболеваниями, находятся в некодирующих регионах, которые содержат регуляторные элементы. До сих пор инструменты не позволяли одновременно с высокой пропускной способностью наблюдать ДНК и РНК из одной клетки, чтобы определить функции этих вариантов.

«Наш инструмент работает независимо от того, где расположены варианты, — говорит ведущий автор работы Доминик Линденхофер. — В этом некодирующем пространстве есть варианты, связанные с врождёнными пороками сердца, аутизмом, шизофренией, которые остаются практически неисследованными».

Как работает SDR-seq

Технология использует эмульсионные капли «масло-вода», где каждый пузырёк содержит одну клетку, для параллельного анализа тысяч клеток. Это позволяет напрямую связывать генетические изменения с активностью генов.

Для создания технологии потребовалось решить несколько проблем:

• Группы Джудит Цаугг и Кюнг-Мин Но из EMBL разработали метод «фиксации» клеток для защиты хрупкой РНК.
• Вычислительные биологи из группы Оливера Штегле (EMBL) создали специальный инструмент для декодирования сложной системы ДНК-штрихкодов, необходимой для технологии и последующего анализа данных.

Проверка на реальных образцах

Исследователи, работавшие с клетками B-клеточной лимфомы, предоставили первичные образцы пациентов с большим количеством геномных вариантов для тестирования инструмента.

Линденхофер обнаружил, что раковые клетки с большим количеством вариантов демонстрировали усиленные активирующие сигналы, способствующие росту рака. «Мы смогли показать, что в зависимости от набора вариантов клетки имели разную склонность принадлежать к разным клеточным состояниям. Увеличение числа вариантов в клетке было связано с более злокачественным состоянием лимфомы».

Будущее технологии

Инструмент SDR-seq предоставляет геномным биологам масштаб, точность и скорость для лучшего понимания генетических вариантов. Хотя в перспективе он может сыграть роль в лечении широкого спектра сложных заболеваний, сначала он может помочь в разработке лучших инструментов скрининга для диагностики.

«Эта возможность открывает широкий спектр биологии для новых открытий, — говорит старший автор статьи Ларс Штайнмец. — Если мы сможем понять, как варианты фактически регулируют заболевание, у нас будет больше возможностей для вмешательства и лечения».