К атласу экспрессии генов для всего мозга

Исследователи из EMBL разработали новые методы, позволяющие одновременно изучать экспрессию тысяч генов с клеточным разрешением в тканях. Технологии, описанные в Nature Biotechnology, применимы к широкому кругу организмов и расширяют ресурсы для эволюционно-развивающих исследований.

Учёные Джон Мариони (EMBL-EBI) и Детлев Арендт (EMBL Heidelberg) решили дополнить атлас экспрессии генов в мозге морского червя Platynereis dumerilii, созданный группой Арендта. Исходный атлас отображал пространственные паттерны экспрессии около 170 генов на определённой стадии развития.

Для понимания работы тканей важно установить как генетические профили, так и точную пространственную организацию клеток. Как объясняет Джон Мариони: «Секвенирование единичных клеток (single-cell RNAseq) генерирует профили экспрессии в большом масштабе, но без привязки к местоположению клеток. Чтобы понять, как экспрессия генов варьируется внутри типов клеток, нам нужно связать полный профиль экспрессии каждой клетки с её конкретным местоположением».

Исследователи «обратно сопоставили» (back-mapped) данные одноклеточной геномики с исходным 3D-атласом 2010 года. «У нас были данные о паттернах экспрессии тысяч генов, но чтобы выяснить, где эти клетки расположены в пространстве, нам пришлось сравнивать их профили с профилями в Атласе для каждой проанализированной клетки», — добавляет Джон. Это позволило сопоставить количественные и пространственные данные, увеличив на несколько порядков количество маркеров, указывающих на определённые типы клеток в ткани.

«Моя группа сосредоточена на этом конкретном виде, чтобы понять, как эволюционировал мозг, но наш метод можно применить к любой системе с хорошей эталонной базой данных экспрессии генов», — говорит Детлев Арендт.

По словам Каи Ахим, постдока в EMBL, «простота и надёжность метода очень привлекательны — мы достигли очень высокой точности при относительно небольшом количестве референсных генов». Метод потенциально можно использовать для изучения того, как и в каких аспектах паттерны экспрессии генов стереотипны у разных особей и даже видов.

«Это существенно расширит ресурсы для небольших научных сообществ, изучающих эволюцию на фундаментальном уровне», — заключает Джон Мариони. Технология позволит глубже понять процессы в немодельных системах и расскажет многое об эволюции животных и изменчивости в природе.