Разработан метод контроля качества для визуализации на уровне одной клетки
Стандартные методы тестирования эффектов эндокринных разрушителей (EDC) или токсинов, которые воздействуют на множество факторов, включая рецептор эстрогена (ER), не всегда эффективны. Большинство современных скрининговых методов используют высокопроизводительные анализы, которые фокусируются только на анализе усреднённой популяции клеток и/или на инженерных системах, не учитывая фенотипическую гетерогенность или вариабельность от клетки к клетке эндогенных рецепторов. Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора разработали двухуровневый конвейер контроля качества на основе анализа изображений, который использует вариации на уровне одной клетки для оценки химических воздействий.
Результаты, опубликованные в Environmental Health Perspectives, показали, что при использовании этого метода определённые EDC были активны только в отношении эндогенного ER, что не обнаруживалось текущими стандартными анализами.
«Большинство тестов, используемых для выявления эффектов EDC на ER, не учитывают индивидуальные клеточные ответы внутри популяции. Хотя это важное биологическое явление, очень немногие исследования пытались проводить такие эксперименты», — сказал доктор Майкл Манчини, старший автор статьи. «Когда дело доходит до скрининговых инструментов для большинства токсикологических анализов, многие хотят получить один ответ или число из тысяч, а иногда и миллионов клеточных ответов. Однако индивидуальные клеточные ответы не идентичны, поэтому мы сосредоточились на модели анализа, где каждая отдельная клетка анализируется».
Доктор Фабио Стосси, ведущий автор исследования, поясняет: «В этом исследовании мы измерили уровни эндогенного ER в тысячах клеток, чтобы создать метод контроля качества для оценки воспроизводимости вариаций от клетки к клетке в множественных тестах. Мы измерили вариабельность от клетки к клетке с помощью методов визуализации, чтобы определить воспроизводимость по множеству факторов и переменных, а затем нашли способы измерить изменения распределения при обработке клеток EDC. В течение нескольких лет мы использовали этот метод для создания конвейера и программного обеспечения, чтобы другие могли использовать его для контроля качества экспериментов по визуализации отдельных клеток».
Для определения точности метода Стосси и его коллеги сравнили результаты с несколькими анализами, которые в настоящее время используются Агентством по охране окружающей среды (EPA), и использовали 42 токсиканта из Агентства по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR). Эти EDC широко распространены в окружающей среде и, как известно, связаны с определёнными типами рака и другими заболеваниями.
В ходе тестирования исследователи обнаружили, что, используя этот новый метод анализа визуализации отдельных клеток в сочетании с текущими анализами, они смогли идентифицировать новые EDC, которые специфически влияли на уровни эндогенного ER — эффект, затрагивающий взаимосвязи между множественными путями.
«Мы определили несколько новых токсикантов, которые прямо и косвенно влияли на уровни и активность ER. Мы смогли увидеть огромную гетерогенность и разнообразие среди сходных популяций клеток, которые в прошлом считались действующими одинаково. Они не действуют одинаково, поэтому, когда большинство людей проводят определённое количество экспериментов, рассматривая только определённые выходные данные, они не обязательно получают наиболее точные результаты. Наша команда создала этот визуализационный анализ, способный находить наиболее точные результаты, используя аналитику отдельных клеток в популяции», — сказал Манчини.
Поскольку эта платформа тестирования может быть интегрирована с большинством анализов, которые правительство в настоящее время использует для тестирования токсикантов, следующим шагом будет изучение других рецепторов, на которые нацелены EDC, в различных моделях и использование нового оборудования, поддерживающего более масштабные исследования.