Новый подход упрощает секвенирование генома для развития одноклеточных технологий

Секвенирование генома единичной клетки может многое рассказать о биологическом мире. Учёные могут сравнивать изолированную клетку с другими образцами, анализируя различия и сходства, чтобы лучше понять происхождение и эволюцию организмов или даже открыть новые виды.

Однако, несмотря на быстрое развитие технологий одноклеточного секвенирования, подготовка образцов по-прежнему сильно отстаёт и становится основным узким местом, препятствующим широкому применению этих технологий.

Чтобы решить эту проблему, исследователи из Циндаоского института биоэнергетики и биопроцессов (QIBEBT) Китайской академии наук объединили методы подготовки образцов и секвенирования в единый, упрощённый подход под названием Addressable Dynamic Droplet Array (aDDA).

Их исследование было опубликовано в журнале Small 23 июля.

"Существующие методы одноклеточного секвенирования, как правило, не позволяют отслеживать конкретную клетку от подготовки образца до секвенирования, что искажает результаты о том, как геном на самом деле соответствует конкретной функции соответствующей клетки. Решение заключается в объединении элементов двух платформ на основе капель", — сказал первый автор Ли Чунью, исследователь из Центра одноклеточных исследований QIBEBT.

"Идеальная микрожидкостная платформа на основе капель для подготовки образцов требует не только статических характеристик, таких как точная идентификация и извлечение отдельных капель, содержащих одну клетку, но и возможности точно контролируемых биохимических реакций в пиколитровом масштабе — одной триллионной части литра, меньше, чем может увидеть человеческий глаз", — сказал Ли. "В aDDA все этапы подготовки образца, включая изоляцию одной клетки, лизис клетки, амплификацию и извлечение продукта, выполняются последовательно в одной очень маленькой капле. Таким образом, каждую клетку можно точно отслеживать на протяжении всего процесса подготовки образца и секвенирования".

Статические капельные массивы позволяют исследователям точно идентифицировать и извлекать капли с целевой одиночной клеткой, в то время как платформы с непрерывным потоком капель быстро обрабатывают каждый этап последовательно. Команда объединила эти два подхода в aDDA, которая быстро обрабатывает нужные клетки, идентифицированные исследователями.

Для проверки своего подхода исследователи обработали геном единичных клеток дрожжей. Они обнаружили, что aDDA устранила некоторые проблемы раздельных подходов и позволила секвенировать 91% генома одиночной клетки. Традиционные подходы в среднем позволяют восстановить для секвенирования только около 26% генома из одной клетки.

"В настоящее время пропускная способность этой платформы ограничена, поскольку этап извлечения всё ещё выполняется вручную", — сказал МА Бо, заместитель директора Центра одноклеточных исследований и старший автор исследования, отметив, что команда сейчас работает над автоматизацией процесса извлечения. "Тем не менее, объединив преимущества индексированного стационарного капельного массива и динамического управления каплями, aDDA должна найти широкое применение в изучении связей фенотип-генотип с точным разрешением в одну клетку для множества форм жизни на Земле".