Технология помогает персонализированной медицине, позволяя эпигеномный анализ всего на 100 клетках
Новая технология, которая значительно улучшит исследование эпигеномов — механизмов, включающих и выключающих гены, — описана в журнале Nature Methods. Эта область крайне важна для изучения таких процессов, как дифференцировка стволовых клеток, воспаление и рак.
Эпигеномный анализ требует картирования взаимодействий ДНК с определёнными белками во всём геноме. Такая характеристика потенциально позволяет врачам создавать персонализированное лечение, понимая состояние пациента, прогнозируя развитие болезни и корректируя стратегию терапии. Однако подобные тесты требовали огромного количества клеток — до 10 миллионов для одного анализа in vivo, что практически исключало работу с образцами пациентов.
Более десяти лет Чанг Лу, профессор химической инженерии в Виргинском технологическом институте, разрабатывал инструменты для эффективного анализа живых клеток. В его лаборатории создают микрофлюидные устройства с микрометровыми элементами для изучения молекулярных событий внутри клеток.
Прорыв стал результатом сотрудничества Лу с Каем Таном из Университета Айовы, системным биологом. Они показали, что метод микрофлюидного осцилляторного отмывания на основе иммунопреципитации хроматина (MOWChIP-Seq) позволяет анализировать эпигеномные модификации, используя всего 100 клеток.
Работа финансировалась Национальными институтами здравоохранения (NIH) и грантом Virginia Tech's Institute for Critical Technology and Applied Science.
"Использование упакованного слоя шариков для ChIP позволило нам собирать фрагменты хроматина с очень высокой эффективностью. В то же время эффективное отмывание для удаления нежелательных молекул гарантирует чистоту собранного материала. Эти два фактора составляют успешную стратегию для эпигеномного анализа с чрезвычайно высокой чувствительностью", — сказал Лу.
Весь процесс MOWChIP занимает около 90 минут, в отличие от многих часов, которые требовались для обычных ChIP-анализов.
Технологию использовали для изучения эпигеномов гемопоэтических стволовых и прогениторных клеток, выделенных из печени эмбриона мыши в лаборатории Тана.
Как объяснил Тан: "Мало что известно о динамике эпигенома во время эмбрионального гемопоэза, во многом из-за трудности выделения достаточного количества этих клеток из развивающихся эмбрионов. Эта технология — идеальный инструмент для решения этой проблемы".
"Наша технология прокладывает путь для изучения эпигеномов с чрезвычайно малым количеством клеток от животных и пациентов", — сказал Лу.
При поддержке нескольких грантов NIH команда планирует в ближайшем будущем использовать эту технологию для изучения других эпигеномных изменений, связанных с воспалением и раком.
Virginia Tech Intellectual Properties подала заявку на патент на MOWChIP-Seq от имени Лу.