Ученые создали устройство для сверхточного секвенирования генома одиночных клеток человека
Междисциплинарная группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала технологию для очень точного секвенирования и генотипирования гаплотипов геномов из одиночных человеческих клеток. Результаты были опубликованы онлайн перед печатным изданием Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"Точное секвенирование одиночных клеток позволит идентифицировать мутации, вызывающие рак и генетические заболевания, — сказал старший автор Кун Чжан, профессор биоинженерии. — В то же время точное генотипирование гаплотипов позволит определять комбинации генов или аллелей, унаследованных от каждого из родителей".
Технология, названная "Секвенирование одноцепочечной ДНК с использованием микрофлюидных реакторов" (Single-Stranded Sequencing using micrOfluidic Reactors, SISSOR), имеет два ключевых аспекта:
- Микрофлюидный процессор, который позволяет манипулировать одиночными клетками и разделять хромосомные цепи в разные камеры.
- Вычислительные методы, которые используют информацию о цепях для генотипирования гаплотипов и коррекции ошибок.
"По сути, это позволяет одновременно секвенировать очень длинные фрагменты всех четырех цепей хромосомной ДНК от обоих родителей, — пояснил аспирант Питер Эдж. — Это позволяет нам сравнивать и исправлять ошибки".
Технология также преодолевает так называемое "проклятие полимераз", которые вносят ошибки при копировании ДНК. "Мы не можем прочитать геномную информацию из одиночных клеток без полимераз, поэтому нам пришлось найти решение, которое избавляет от этих ошибок", — отметил профессор Винет Бафна.
Потенциальные применения технологии включают:
Генетическую диагностику перед имплантацией при ЭКО (in-vitro fertilization, IVF). "Мы можем проводить высокоточное секвенирование и генотипирование гаплотипов генома на основе одной клетки, взятой из ранних эмбрионов", — объяснил профессор биоинженерии Сяохуа Хуан.
Раннее выявление рака.
Высококачественную проверку отредактированных геномов человеческих клеток для терапевтических целей, например, после использования CRISPR/Cas9.
Авторы статьи в PNAS продемонстрировали "наиболее точное на сегодняшний день секвенирование генома одиночной клетки".