Комплексное сравнение методов количественного определения РНК в отдельных клетках

Каждая клетка имеет свой уникальный молекулярный «отпечаток пальца», который информативен для понимания её функций и регуляторных состояний. Исследователи из LMU провели всестороннее сравнение методологий, количественно определяющих РНК одиночных клеток.

Современные методы высокопроизводительного секвенирования белков и нуклеиновых кислот стали незаменимым инструментом для изучения функций клеток. В частности, секвенирование РНК одиночных клеток (scRNA-seq) позволяет определять уровни молекул РНК (копий генов), экспрессируемых в данной клетке. Спектр экспрессируемых генов представляет собой молекулярный «отпечаток», дающий детальную картину текущего функционального состояния клетки. «По этой причине технология стала чрезвычайно ценным инструментом не только для фундаментальных исследований, но и для разработки новых подходов к лечению заболеваний», — говорит биолог LMU Вольфганг Энард.

Энард и его команда провели первое комплексное сравнительное исследование различных методов секвенирования РНК с точки зрения их чувствительности, точности и экономической эффективности. Результаты опубликованы в ведущем журнале Molecular Cell.

Цель scRNA-seq — идентифицировать относительное количество матричных РНК (мРНК) в клетках. мРНК являются чертежами для построения всех белков клетки и представляют собой «транскрибированные» копии соответствующей генетической информации. Таким образом, полный каталог мРНК в клетке даёт всеобъемлющее представление о производимых ею белках и показывает, какое подмножество тысяч генов в геноме активно и как регулируется их активность.

Чтобы выяснить, какой из используемых методов наиболее эффективен и экономичен, исследователи применили шесть различных методов к эмбриональным стволовым клеткам мыши и сравнили спектры мРНК, обнаруженные каждым из них. На основе этих данных они рассчитали, сколько стоит для каждого метода надёжно обнаружить различно экспрессируемые гены между двумя типами клеток.

Ключевые выводы:

• Сравнение показало, что некоторые коммерческие наборы (киты) в десять раз дороже, чем соответствующие самодельные версии.
• Выбор оптимального метода во многом зависит от условий и требований конкретного эксперимента. «Имеет значение, хотите ли вы проанализировать активность сотен генов в тысячах отдельных клеток или тысяч генов в сотнях клеток», — поясняет Энард.
• Исследование демонстрирует, какой метод лучше всего подходит для конкретной цели, и предоставляет данные, полезные для дальнейшего развития технологии.

Новые результаты представляют особый интерес для геномики. Например, scRNA-seq является фундаментальной предпосылкой для успеха проекта «Атлас человеческих клеток» — одного из самых амбициозных международных проектов в геномике. Его цель — создать полный инвентарь всех типов и подтипов клеток человеческого тела на всех стадиях развития на основе их паттернов генной активности. Учёные ожидают, что такой атлас революционизирует наши знания о биологии человека и понимание болезненных процессов.