Новый метод секвенирования RNA раскрывает механизмы клеточной дифференцировки

Исследователи из Онкологического центра Сильвестра Университета Майами применили новую технологию секвенирования РНК — Rapid Precision Run-On Sequencing (rPRO-seq) — для выявления молекулярных драйверов клеточной дифференцировки. Метод может привести к улучшению регенеративных терапий и в реальном времени показывать состояние болезни пациента и реакцию на лечение.

Результаты опубликованы в двух статьях в журнале Molecular Cell.

Решение проблемы скорости и объема

Существующие методы анализа nascent RNA были слишком медленными и требовали десятков миллионов клеток и нескольких дней для начала работы, что исключало исследование редких типов клеток или биопсий пациентов. rPRO-seq требует всего 12 часов и 5 000 клеток.

Роль комплекса Integrator в нейронах

В первом исследовании rPRO-seq использовали для изучения роли белкового комплекса Integrator в регуляции экспрессии генов. Учёные сфокусировались на каталитической субъединице INTS11.

• Используя модели клеточного репрограммирования для индукции нейрональной дифференцировки, они обнаружили, что удаление INTS11 из нейрональных клеток резко меняет активность генов, связанных с развитием мозга.
• Гены, необходимые для предотвращения нейроразвивающих и психиатрических расстройств, деактивировались при удалении INTS11.

Ключевое отличие метода: Стандартное секвенирование РНК показывает «steady-state» РНК (накопленный результат), подобно подсчёту машин на дороге. rPRO-seq выявляет nascent RNA (то, что синтезируется прямо сейчас), подобно наблюдению за сходом машин с конвейера. Это даёт понимание не только того, когда гены включаются и выключаются, но и как.

Роль INTS11 в плюрипотентности

Во втором исследовании rPRO-seq использовали для изучения роли INTS11 в способности стволовых клеток дифференцироваться в любой тип клеток (плюрипотентность).

• Белок начинает играть критическую роль в регуляции генов уже на второй день эмбрионального развития.
• Комплекс Integrator связывается и регулирует ключевые гены идентичности стволовых клеток, необходимые для поддержания плюрипотентности.
• Работа меняет парадигму, помещая комплекс Integrator на самые ранние этапы транскрипционного цикла — инициацию, что требует пересмотра текущих теорий.

Клинические перспективы rPRO-seq

Учёные видят потенциал метода для широкого спектра исследований и клинического применения, например, для анализа образцов опухоли с целью оценки её ответа на терапию.

Применение rPRO-seq к клиническим образцам человека может подтвердить его полезность как диагностического или прогностического инструмента и выявить новые, нестабильные РНК-биомаркеры, невидимые для существующих технологий.