Функциональная геномика в миниатюре
Исследователи создали портативную систему MicroSCALE (Microarrays of Spatially Confined Adhesive Lentiviral Features) для скрининга функций генов, которая преодолевает ограничения существующих методов по стоимости, доступности и пропускной способности.
Проблема существующих методов:
- Многолуночные планшеты (исторический "золотой стандарт") требуют большого количества клеток и реагентов, дороги и нуждаются в сложном оборудовании.
- Смешанный (pooled) скрининг дешевле, но ограничивает типы измерений и требует много клеток и ручного труда.
Решение: MicroSCALE
Новая система миниатюризирует процесс. На стеклянную пластину наносят 1-5 тысяч микроскопических пятен специального геля, к которому прилипают клетки. К каждому пятну добавляют концентрированный вирус, доставляющий уникальную конструкцию RNAi (для "выключения" гена) или ORF (для "включения" гена). После инкубации клетки можно подвергнуть воздействию (например, лекарству), а затем быстро просканировать пластину для количественной оценки флуоресцентно меченых признаков.
Применение в исследовании устойчивости меланомы
Ученые использовали MicroSCALE для изучения устойчивости к препаратам, таргетно воздействующим на мутантный ген BRAF (присутствует в 50% меланом). Система не только подтвердила роль известных генов и путей устойчивости, но и позволила выявить новые.
Ключевые открытия:
- Профиль устойчивости указывает на механизм действия лекарства. Паттерн генов, обеспечивающих устойчивость к конкретному препарату, позволил определить его механизм действия, даже если он был неизвестен заранее.
- Препараты, нацеленные на сходные процессы, дают похожие профили устойчивости. Это имеет клиническое значение: комбинация препаратов, воздействующих на независимые пути, может быть лучше для предотвращения устойчивости, чем последовательное применение препаратов против одной мишени.
- Подтверждена роль пути NF kappa B в устойчивости меланомы к ингибиторам MAP киназы. Активность этого пути коррелировала с чувствительностью к препаратам в образцах пациентов. Это открытие может помочь предсказывать ответ на терапию и указывает на потенциальный риск: комбинирование ингибиторов MAPK с иммунотерапией (которая активирует путь NF kappa B) может непреднамеренно вызывать лекарственную устойчивость.
Перспективы
MicroSCALE, находящаяся на стадии прототипа, открывает возможность для крупномасштабного скрининга с очень малым количеством клеток (например, из биопсии опухоли). Она не заменяет, а дополняет существующие методы, расширяя арсенал инструментов для функциональной геномики. Работа поддержана грантом SPARC Broad Institute и опубликована 15 мая в Science Signaling.