Атлас экспрессии генов взрослого организма C. elegans на уровне отдельных клеток

Новое исследование представило всеобъемлющий атлас генной активности плодородного взрослого метазоя Caenorhabditis elegans с разрешением на уровне одной клетки. Работа, опубликованная в Science Advances, выполнена командой из США в области биологии, педиатрии, системной биологии, геномики, биоинженерии и кардиологии.

Ключевые результаты атласа

  • Охват данных: Атлас включает 180 различных типов клеток и 19 657 экспрессируемых генов взрослого гермафродитного червя C. elegans.
  • Предсказания: На основе данных предсказаны крупномасштабные профили экспрессии транскрипционных факторов, определяющих клеточную идентичность, и тысячи межклеточных взаимодействий по всему организму, включая опосредующие их пары лиганд-рецептор.
  • Консервативные гены: Выявлен набор генов, консервативных у разных типов животных, с постоянной экспрессией в различных типах клеток. Они участвуют в базовых и важнейших функциях и представлены как экспериментально подтвержденные гены "домашнего хозяйства" (housekeeping genes).

Методология и открытия

Исследователи провели секвенирование РНК единичных клеток (single-cell RNA sequencing) молодых взрослых червей, обработав данные с помощью конвейера Monocle 3.

  • Идентификация клеток: Кластеры клеток были аннотированы с использованием опубликованных данных и литературы. Были идентифицированы широкие типы клеток, включая кишечник, нейроны и клетки XXX.
  • Неожиданные находки: В процессе классификации неожиданно были выявлены транскрипционно различные субпопуляции клеток сперматеки, а также маркеры генов семенных пузырьков, которые обычно отсутствуют у взрослых гермафродитов и характерны для самцов.
  • Инструмент для анализа: Для изучения межклеточных взаимодействий по данным транскриптомики единичных клеток был использован инструмент Cell2Cell и метод машинного обучения Tensor-cell2cell.

Практическое применение и перспективы

  • Платформа Wormseq: Все данные исследования доступны через веб-сайт Wormseq.org, который предоставляет биологам платформу для проверки сотен гипотез и предсказаний, представленных в работе.
  • Значение: Атлас служит важным шагом для идентификации ключевых молекулярных игроков, поддерживающих функции многоклеточного организма. Разработанные инструменты могут стать руководством для создания аналогичных прогностических технологий для исследования более сложных организмов.
  • Будущие планы: Команда намерена дополнить данные протеомной информацией уровня единичных клеток, чтобы повысить точность функциональных предсказаний.