LipocyteProfiler: новый инструмент для глубокого анализа метаболизма клеток
Исследователи из Broad Institute, Гарвардской медицинской школы, Массачусетской больницы общего профиля, Мюнхенского технического университета (TUM) и Оксфордского университета представили в Cell Genomics новый высокопроизводительный инструмент количественной биомикроскопии — LipocyteProfiler.
Этот метод создаёт комплексные профили клеток на основе микроскопии, используя несколько флуоресцентных красителей, специально подобранных для изучения кардиометаболической биологии. Программное обеспечение для анализа изображений захватывает информацию о более чем 3000 клеточных признаках, что даёт глубокое представление о влиянии генетических вариантов, малых молекул или генетических пертурбаций на форму, структуру и функцию клеток.
"Он переводит сообщество от очень целевого, гипотезо-ориентированного, одномерного подхода к клеточным анализам к такому, который позволяет нам изучать биологические процессы в клетке и беспристрастно присваивать функцию генам и генетическим вариациям", — говорит Мелина Клауснитцер, старший исследователь проекта.
Чем LipocyteProfiler отличается от предшественника?
Метод развивает концепцию профилирования на основе изображений, впервые представленную в контексте картирования морфологии анализом Cell Painting. Однако если Cell Painting маркирует восемь общих органелл или компонентов клетки, то LipocyteProfiler использует шесть флуоресцентных красителей, которые вместе освещают морфологию и активность девяти клеточных компартментов:
- ядро,
- ядрышки,
- митохондрии,
- эндоплазматический ретикулум (ER),
- аппарат Гольджи,
- цитоплазматическая РНК,
- f-актиновый цитоскелет,
- плазматическая мембрана,
- липидные капли.
Результаты валидации
Для оценки LipocyteProfiler исследователи проанализировали белые и бурые жировые клетки, а также клетки печени, сосредоточившись на таких признаках, как размер, количество и расположение липидных капель в клетке.
- При сравнении клеток с определённым генетическим вариантом и без него метод обнаруживал морфологические и механистические различия, позволяя связать генетическую вариацию с фенотипическими признаками.
- Метод также выявлял дискретные клеточные механизмы и пути при анализе метаболических признаков, связанных с высокими полигенными оценками риска.
"Мы могли идентифицировать и изучить более 700 признаков, связанных только с накоплением липидов. Это учит нас гораздо большему, чем поиск единственной информативной точки данных", — отмечает Софи Штробель, ведущий автор статьи.
Перспективы применения
- Скрининг лекарств: Технология позволяет недорого и эффективно извлекать большой объём данных для оценки сотен тысяч соединений.
- Функциональная геномика: Инструмент уже используется для изучения взаимосвязей между генетическими вариантами и их функциями. Например, с его помощью был раскрыт механизм, связывающий ген COBLL1 с метаболическим фенотипом, связанным с диабетом.
- Адаптация для других областей: Исследователи могут заменять красители, связанные с липидным обменом, на маркеры, например, лимфоцитарной биологии, в зависимости от изучаемого заболевания.
LipocyteProfiler рассматривается как мощное дополнение к набору -омиксных инструментов, позволяющее проводить системное, беспристрастное, основанное на изображениях профилирование клеточных фенотипов.