Новый метод секвенирования структуры РНК в отдельных клетках выявляет биомаркеры развития и болезней человека

Исследователи из Института генома Сингапура (GIS) A*STAR разработали инновационный подход к секвенированию рибонуклеиновой кислоты (РНК) в отдельных клетках для изучения роли структуры РНК. Поскольку формы РНК в индивидуальных клетках могут различаться и определять разные функции, изучение совокупности РНК во многих клетках может упускать индивидуальную вариабельность как в структуре, так и в функции РНК.

Новый метод, названный Sc-SPORT (Single Cell Structure Probing Of RNA Transcripts), способен идентифицировать биомаркеры, критически важные для развития и болезней человека, на основе формы, а не последовательности. В то время как анализ экспрессии генов в отдельных клетках показал масштабы разнообразия в, казалось бы, похожих клетках, было неясно, могут ли другие элементы также влиять на судьбу клетки. С помощью этого подхода исследователи теперь могут использовать структуру РНК как дополнительный уровень информации для идентификации типов клеток в процессах развития и при заболеваниях.

Статья "RNA structure profiling at single-cell resolution reveals new determinants of cell identity" опубликована в Nature Methods.

Исследование под руководством заместителя исполнительного директора GIS ASTAR, доктора Вань Юэ, и научного сотрудника GIS ASTAR, доктора Цзясюй Вана, в сотрудничестве с доктором Роландом Хубером из Института биоинформатики A*STAR (BII), знаменует собой первое исследование структуры РНК на уровне единичной клетки, специально нацеленное на редкие типы клеток и гетерогенность структуры РНК. Ранее для изучения структуры РНК требовались миллионы клеток.

Такой подход давал общий обзор, объединяя все формы из всех клеток, что затрудняло выявление специфических различий в структуре РНК между отдельными клетками. Теперь, проводя анализ структуры РНК в отдельных клетках, исследователи могут лучше оценить информацию, присутствующую в каждой клетке, и определить, когда в клетках могут происходить нарушения.

Изучение структуры РНК в отдельных клетках открывает возможности для идентификации структурных биомаркеров в индивидуальных клетках, которые могут быть нарушены при заболеваниях, добавляя дополнительный слой информации к существующим данным по единичным клеткам. Эта структура РНК может служить новым биомаркером или мишенью для лекарств при болезнях, при которых уровни РНК не меняются.

Это позволит исследователям идентифицировать типы клеток на основе структуры РНК в дополнение к экспрессии РНК и лучше понять, как РНК-вирусы могут сворачиваться в отдельных клетках. В настоящее время команда оптимизирует методы масштабирования для секвенирования структуры РНК единичных клеток и применяет этот подход к более сложным процессам клеточного развития и раку.

Ключевые выводы и перспективы:

• Доктор Вань Юэ отметил, что этот прорыв позволяет изучать структуры РНК в каждой клетке индивидуально, выявляя уникальные паттерны и биомаркеры, что обогащает понимание клеточной судьбы. В условиях пандемии COVID-19, вызванной РНК-вирусом, понимание того, как РНК сворачивается внутри клеток, становится чрезвычайно важным.
• Исполняющий обязанности исполнительного директора GIS A*STAR, профессор Лю Цзянь Цзюнь, подчеркнул, что работа GIS демонстрирует стремление расшифровать сложность РНК. Повышенное внимание к роли РНК, особенно в контексте пандемии COVID-19, способствует лучшей готовности к пандемиям и предлагает новые идеи для потенциальных методов лечения РНК-вирусов.