Высокодетальное картирование экспрессии генов в клетках
Исследователи из MIT и Гарвардской медицинской школы разработали новый метод, позволяющий маркировать и секвенировать отдельные молекулы матричной РНК (mRNA) в образце ткани. Этот подход даёт уникальную картину того, какие гены экспрессируются в разных частях клетки.
Суть метода
Метод, названный экспансионным секвенированием (ExSeq), объединяет две технологии:
- Расширение ткани (метод 2015 года): внедрение водопоглощающих полимеров позволяет увеличить образец ткани в 100 и более раз, сохраняя её структуру.
- Секвенирование in situ FISSEQ (метод 2014 года): позволяет локализовать и секвенировать тысячи молекул mRNA непосредственно в клетках.
Преимущества расширения ткани перед секвенированием:
- Повышает разрешение для локализации РНК.
- Облегчает химические реакции секвенирования, "раздвигая" молекулы.
Результаты исследования
В исследовании, опубликованном в Science, метод был применён к тканям мозга мыши и образцам человеческих опухолей.
В гиппокампе мыши были обнаружены неожиданные находки:
- mRNA, содержащие интроны (обычно вырезаемые в ядре), в дендритах.
- mRNA, кодирующие факторы транскрипции, в дендритах, что может указывать на новые формы коммуникации дендрит-ядро.
В зрительной коре мыши целевой анализ 42 генов позволил классифицировать нейроны по типам на основе их экспрессии.
В метастазах рака молочной железы анализ 297 различных транскриптов РНК показал, что поведение клеток зависит от их микроокружения. Например, B-клетки, расположенные рядом с опухолевыми клетками, экспрессировали определённые воспалительные гены на более высоком уровне, чем B-клетки, удалённые от опухоли.
Значение и перспективы
Технология открывает новые возможности для изучения:
- Влияния местоположения клетки и её взаимодействий на экспрессию генов.
- Классификации клеток мозга и других тканей по функции.
- Опухолевого микроокружения с беспрецедентной детализацией.
В планах исследователей — изучение взаимодействий раковых и иммунных клеток, экспрессии генов в мозге в норме и при патологии, а также расширение метода для одновременного картирования других биомолекул, например, белков.