Высокодетальное картирование типов клеток с помощью улучшенного секвенирования отдельных клеток

Метод секвенирования РНК отдельных клеток (scRNA-seq) произвел революцию в характеристике типов клеток и их программ экспрессии генов. Исследователи из Каролинского института представили метод Smart-seq3, который значительно повышает качество scRNA-seq. Исследование опубликовано в Nature Biotechnology.

Понимание основных типов клеток, составляющих сложные ткани и органы, значительно улучшилось благодаря методам работы с отдельными клетками. Клетки группируются в соответствии с их профилями экспрессии генов. Чем больше клеток проанализировано и чем выше качество данных по каждой клетке, тем выше шансы идентифицировать редкие типы клеток, подтипы или даже переходные клеточные состояния.

Smart-seq — один из самых популярных методов для получения данных scRNA-seq, известный высокой чувствительностью и способностью охватывать полную длину транскриптов РНК. Ученые представили Smart-seq3 — значительно улучшенную версию этого метода.

Ключевые улучшения Smart-seq3:

• Резко возросшая чувствительность: секвенируется большая доля всех РНК, присутствующих в клетках до лизиса.
• Новый подход подсчета молекул по 5'-концу при сохранении полного покрытия транскрипта. Это позволяет вычислительно реконструировать последовательность РНК, которая была подсчитана.
• Наличие полной последовательности РНК транскриптов раскрывает, как она была обработана (например, путем альтернативного сплайсинга), и от какой копии гена (аллеля) — материнской или отцовской — она была получена.

Цитаты исследователей:

• Рикард Сандберг, профессор: «Возможность подсчитывать и реконструировать РНК будет очень важна для исследований транскрипционной динамики и регуляции генов. Благодаря высокой чувствительности и снижению стоимости Smart-seq3 должен найти широкое применение для масштабной характеристики типов и состояний клеток».
• Михаэль Хагерман-Йенсен, первый автор: «Было много тяжелой работы… но увидеть, что Smart-seq3 уникальным образом захватывает типы иммунных клеток, пропущенные другими методами, было очень приятно!»
• Кристоф Цигенхайн, второй автор: «Новый дизайн Smart-seq3 сделал возможной реконструкцию подсчитанных молекул РНК, однако для их обработки и реконструкции потребовались совершенно новые вычислительные подходы».

Валидация и доступность:

Метод был всесторонне протестирован и сравнен с существующими подходами. Для достижения улучшенной чувствительности исследователям пришлось экспериментально оценить более тысячи различных условий реакции, что заняло несколько лет. Улучшенный протокол и разработанное программное обеспечение открыто доступны на protocols.io и github.com для широкого использования в биомедицинских исследованиях.