Новая конструкция микросфер повысит точность транскриптомики одиночных клеток

Техника транскриптомики одиночных клеток, позволяющая анализировать экспрессию генов с разрешением на одну клетку, стала революционной для изучения клеточного разнообразия и функций.

Однако технические ошибки в синтезе олигонуклеотидов (коротких последовательностей ДНК) — особенно в методах на основе микрокапель, таких как Drop-seq и 10x Chromium — часто приводят к неточным результатам и вынуждают исследователей отбраковывать ценные данные. Эти ошибки синтеза мешают корректной идентификации клеточного штрихкода (который идентифицирует клетку) и UMI (уникального молекулярного идентификатора), что ведет к значительной потере данных и ограничивает эффективность секвенирования.

В статье, опубликованной в Communications Biology, адъюнкт-профессор Адам Криббс и доктор Цзяньфэн Сунь из Института Ботнара по изучению заболеваний костно-мышечной системы определили главный источник ошибок: преждевременное усечение UMI до секвенирования. Чтобы решить эту проблему, они разработали новую конструкцию микросфер, которая повышает надежность измерений экспрессии генов, смягчая ошибки усечения UMI до секвенирования.

Они добавили так называемый "якорь" между двумя важными частями последовательности: между штрихкодом и UMI. Этот якорь обеспечивает четкую точку разграничения, улучшая распознавание UMI и минимизируя ошибки синтеза.

Эта работа основана на предыдущей стратегии команды из Оксфорда по коррекции ошибок UMI с помощью гомотримеров, которая была сосредоточена на ошибках, возникающих после секвенирования. В отличие от нее, новый подход с вставкой якоря решает проблему ошибок UMI на этапе, предшествующем секвенированию, что является шагом вперед для транскриптомики на основе длинных прочтений.

Исследователи обнаружили, что новая конструкция микросфер улучшает идентификацию UMI, повышая точность молекулярного количественного анализа. UMI критически важны для подсчета количества уникальных молекул РНК, захваченных из каждой клетки. Они также наблюдали заметное увеличение количества детектируемых транскриптов на клетку, что повышает надежность секвенирования одиночных клеток.

Кроме того, этот подход эффективно противодействует ограничениям синтеза, таким как сложности очистки олигонуклеотидов, и требует добавления лишь небольшой дополнительной нуклеотидной последовательности.

Доктор Сунь, первый автор исследования, пояснил: "Внедрив четырехосновную якорную последовательность в микросферы для капельных методов, мы улучшили распознавание штрихкода и UMI, что привело к получению большего количества высококачественных длинных прочтений. Эта новая конструкция микросфер повышает общую надежность секвенирования одиночных клеток".

Помимо прямого влияния на точность секвенирования, исследование имеет широкие последствия для биологии одиночных клеток. Развитие технических возможностей секвенирования одиночных клеток крайне важно для ускорения биологических открытий и понимания сложных клеточных систем в целях прогресса науки и улучшения результатов здравоохранения.