Регенерация клетки зависит от её положения в ткани

Международная группа учёных из Института науки и технологий Нары (NAIST) представила новый метод single cell-digital gene expression (1cell-DGE) для анализа экспрессии генов в отдельных клетках. Он позволяет сохранить информацию о положении клетки в ткани, что критически важно для изучения процессов, таких как регенерация. Результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Проблема стандартных методов

Почти все существующие методы scRNA-seq требуют выделения отдельных клеток из ткани с помощью ферментов и механического воздействия. Этот процесс разрушает естественные связи между клетками и стирает их позиционную информацию, которая определяет поведение клетки через сигналы от соседей. Особенно сложно работать с растительными клетками из-за их жёстких клеточных стенок.

Суть нового метода 1cell-DGE

Исследователи разработали подход, при котором из отдельных живых клеток в интактной ткани извлекается только ядро, содержащее РНК. Это позволяет анализировать экспрессию генов, не нарушая исходного положения клетки.

Валидация на мхе

Метод был протестирован на мхе Physcomitrella patens, известном своими регенерационными свойствами. С помощью коммерческого микроманипулятора учёные извлекли ядра с РНК из клеток в отрезанном листе:

• Проанализирована РНК 31 клетки сразу после среза и 34 клеток через 24 часа.
• Обнаружено более 2000 дифференциально экспрессируемых генов на 0 часов и 4000 генов — на 24 часа.

Результаты анализа

Данные использовали для расчёта псевдовремени — оценки перехода между развитием и дифференцировкой клеток на основе профилей экспрессии генов. Анализ показал, что через 24 часа экспрессия нескольких генов, ответственных за регенерацию, разделилась на две группы. Это указывает на гетерогенность регенерационного потенциала клеток.

«Разные маркеры регенерации могут отражать положение клеток в отрезанном листе», — объясняет руководитель исследования доцент Минору Кубо.

Это подтверждает, что метод 1cell-DGE сохраняет позиционную информацию, ключевую для изучения регенерации.

Перспективы

На данном этапе извлечение РНК с помощью микроманипулятора выполняется вручную. Однако автоматизация этого процесса может сделать 1cell-DGE стандартным инструментом для изучения зависимости экспрессии генов от положения клетки.

«Станет возможным одновременно извлекать содержимое тысяч клеток из живых тканей и органов», — заключает Минору Кубо.