Новый инструмент секвенирования нанопор на уровне одной клетки ускоряет анализ опухолевых клеток

Исследователи из Northwestern Medicine под руководством Рули Гао, доктора философии, разработали новый инструмент генетического секвенирования — scNanoGPS (single-cell Nanopore sequencing analysis of Genotypes and Phenotypes Simultaneously). Он ускоряет анализ генотипов и фенотипов в одних и тех же клетках опухолей. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Проблема существующих методов

Секвенирование РНК одной клетки с помощью нанопор (TGS) позволяет измерять полную длину РНК, в отличие от коротких прочтений NGS. Однако метод имеет высокий уровень ошибок секвенирования и для идентификации клеток и молекул зависит либо от сопутствующих данных NGS, либо от теоретического "белого списка" баркодов.

Как работает scNanoGPS

Новый инструмент выполняет полностью независимую деконволюцию подверженных ошибкам длинных прочтений в отдельные клетки и отдельные молекулы. Он также включает функциональные модули для расчёта как генотипов (мутаций), так и фенотипов (экспрессии генов и изоформ) в индивидуальных клетках на основе данных высокопроизводительного секвенирования.

Ключевые преимущества

• Производительность: увеличивает пропускную способность секвенирования с сотен до тысяч клеток, что сопоставимо с широко применяемыми методами на основе коротких прочтений (NGS).
• Согласованность: профили экспрессии между короткими и длинными прочтениями демонстрируют высокую конкордантность.
• Новые возможности: благодаря покрытию всего тела гена длинные прочтения позволяют анализировать альтернативные сплайсинговые изоформы и генетические изменения, которые в значительной степени упускаются при коротком прочтении.

Валидация на опухолевых клетках

При тестировании на клетках почечной опухоли и лимфоцитах scNanoGPS выявил клеточно-специфические комбинации изоформ и генетических мутаций:

• Изоформы, специфичные для опухолевых клеток и для иммунных клеток.
• Клеточно-специфические профили мутаций в пределах одной и той же опухоли.

Значение и перспективы

Инструмент позволяет напрямую измерять изоформы сплайсинга на уровне одной клетки, что критически важно для понимания сложности белков. В будущем scNanoGPS может быть использован для идентификации клеточно-специфических изоформ, связанных с различными заболеваниями человека, такими как рак, сердечная недостаточность и отторжение трансплантата.

Как отмечает Рули Гао, scNanoGPS заполняет пробел между новыми технологиями генерации данных и их практическим применением, делая мощную технологию длинного секвенирования одной клетки доступной для обычных лабораторий.