Технология массового параллельного секвенирования для экспрессии генов в единичных клетках
В журнале Science опубликована новая технология для анализа экспрессии генов на уровне единичных клеток с использованием секвенирования нового поколения (NGS). Авторы Кристина Фан, Гленн Фу и Стивен Фодор из Cellular Research, Inc. описывают технологию и результаты исследований клеток человеческой кроветворной системы.
Авторы отмечают, что анализ единичных клеток необходим для понимания гетерогенных систем. Без такого разрешения, например, большие изменения экспрессии в нескольких клетках выглядят так же, как небольшие изменения во многих клетках.
Учёные описывают «технически простой подход для цитометрии экспрессии генов», который использует клеточно- и молекулярно-специфичные штрих-коды. Это позволяет изучать большое количество генов в десятках или даже сотнях тысяч клеток одновременно.
Методология:
- Отдельные клетки и несущие праймеры шарики помещаются в микролунки.
- После лизиса клеток мРНК гибридизуются с праймерами на шариках.
- Шарики извлекаются магнитным способом для обратной транскрипции и амплификации.
- Проводится NGS-анализ.
«Секвенирование продуктов амплификации выявляет клеточную метку, молекулярный индекс и идентичность гена, — пишут авторы. — Вычислительный анализ группирует риды по клеточной метке и объединяет риды с одинаковым молекулярным индексом и последовательностью гена в одну запись, что позволяет определить абсолютное количество транскриптов для каждого гена в каждой клетке».
«Эта уникальная стратегия маркировки и массовый параллельный подход делают анализ активности генов в единичных клетках выполнимым и простым для любого исследователя с доступом к платформе NGS», — сказала ведущий автор Кристина Фан.
В публикации представлены данные по различным типам клеток кроветворной системы. Учёные проанализировали около 15 000 клеток, оценив стоимость расходных материалов в копейки на клетку при высокой пропускной способности. В экспериментах авторы воспроизвели результаты десятилетий исследований, характеризующих клеточные подтипы активной кроветворной системы. Технология также продемонстрировала возможность обнаружения редких злокачественных клеток в большом фоне нормальных клеток.
«Технология Resolve откроет новые возможности и даст новые представления в биологии развития и болезнях, — сказал Стивен Фодор. — Изучение генетического профиля больших популяций отдельных клеток должно позволить открывать терапевтические средства с более высокими показателями ответа пациентов и разрабатывать более информативные и ранние диагностики».
Статья «Combinatorial labeling of single cells for gene expression cytometry» опубликована в выпуске Science от 6 февраля 2015 года.