Одновременное секвенирование генома и транскриптома единичной клетки
Исследователи разработали метод крупномасштабного секвенирования Genome and Transcriptome Sequencing (G&T-seq), который позволяет одновременно определить уникальную последовательность генома единичной клетки и активность генов (транскриптом) в этой же клетке.
Исследование, опубликованное в Nature Methods, впервые экспериментально подтвердило, что когда клетка теряет или приобретает копию хромосомы во время деления, гены в этой области ДНК демонстрируют пониженную или повышенную экспрессию. Хотя генетики давно предполагали это, ранее это не наблюдалось напрямую.
"Параллельно изучая геном и транскриптом в одной клетке, мы можем начать понимать функциональные последствия генетических вариаций", — объясняет профессор Тьерри Вуэт, один из авторов исследования из KU Leuven и Wellcome Trust Sanger Institute. — "Эта технология позволит нам исследовать генетическую гетерогенность в нормальных и пораженных тканях глубже, чем когда-либо прежде".
Ключевые особенности метода:
- Параллельный анализ: G&T-seq позволяет проводить высокопроизводительное секвенирование ДНК и РНК из одних и тех же одиночных клеток на различных секвенаторах. Ранее методы были ограничены изучением либо ДНК, либо РНК клетки.
- Масштабируемость: "Чтобы осмысленно понять гетерогенность клеток в ткани, нам нужно уметь смотреть на данные генома и транскриптома для сотен или тысяч отдельных клеток за раз", — говорит доктор Иэн Макалей, первый автор из Sanger Institute.
Результаты тестирования:
- Сравнение клеточных линий: Ученые секвенировали две линии клеток от одного человека — рака молочной железы и нормальных клеток крови. В раковых клетках были обнаружены потери и приобретения фрагментов хромосом, и их транскриптомы значительно отличались от нормальных.
- Обнаружение слияния: В раковой линии выявлено ранее не наблюдавшееся хромосомное слияние, ассоциированное с раком. Благодаря параллельному секвенированию удалось определить точное положение слияния двух генов на разных хромосомах и полную последовательность образующегося химерного транскрипта.
- Неожиданная находка: В данных по нормальным клеткам крови у четырех клеток обнаружено по три копии хромосомы 11, что отразилось в пике экспрессии РНК с этой хромосомы. При традиционном секвенировании эти клетки остались бы незамеченными.
Применение в эмбриологии:
Метод уже используется для изучения раннего эмбрионального развития. При сравнении нормальных эмбрионов мыши с эмбрионами, обработанными химическим веществом, вызывающим неправильное расхождение хромосом, было показано, что изменения в дозе экспрессии генов видны сразу после потери или приобретения хромосомы даже после одного клеточного деления.
"Используя этот метод, мы смогли выявить клеточные свойства, которые нельзя увидеть при секвенировании только ДНК или только РНК", — резюмирует профессор Крис Понтинг из Оксфордского университета. — "Такой интегрированный анализ позволяет получить более полное понимание масштабов и эволюции клеточной гетерогенности в нормальном развитии и болезненных процессах".