Новый метод секвенирования генома в единичной клетке

Традиционное секвенирование генома требует тысяч клеток, чтобы получить достаточно ДНК. Из-за этого вариации, присутствующие лишь в небольшом числе клеток (например, в ранних раковых клетках), остаются незамеченными. Разработан новый метод эффективного секвенирования ДНК в индивидуальной клетке.

Ранее геном единичных клеток секвенировали с помощью полимеразной цепной реакции (PCR) для получения достаточного количества копий ДНК. Эта процедура позволяет секвенировать геном с точностью около 40–70%, но большая точность затруднена из-за амплификации смещения (amplification bias), когда некоторые части генома копируются легче других. Это не только снижает долю генома, доступную для секвенирования, но и затрудняет обнаружение сегментов ДНК, которые копируются.

В статье, опубликованной в Science, американская исследовательская группа описывает новый способ обойти проблему амплификации смещения. Команда под руководством профессора X. Санни Се из Гарвардского университета разработала технику «Multiple Annealing and Looping-Based Amplification Cycles» (MALBAC).

Принцип метода MALBAC:

  1. Геном из клетки изолируется.
  2. Добавляются праймеры — короткие сегменты ДНК.
  3. При копировании ДНК с добавленными праймерами до 93% генома может быть секвенировано, поскольку общие сегменты, включённые в копии, замыкаются в петли.

Праймеры состоят из общей секции в 27 нуклеотидов и переменной секции в 8 нуклеотидов. Короткая секция связывается с ДНК клетки, а более длинная общая секция снижает амплификацию смещения, предотвращая слишком частое копирование ДНК.

Результаты применения:

  • Исследователи использовали метод для секвенирования ДНК трёх тесно связанных клеток, а также ДНК 99 сперматозоидов одного мужчины-азиата (описано во второй статье в том же журнале).
  • Удалось идентифицировать вариации в индивидуальных нуклеотидах без ложноположительных результатов.

Ограничения и перспективы:

  • Несмотря на большой прогресс, вариации в отдельных нуклеотидах всё ещё могут быть пропущены.
  • Метод копирования может иногда вносить ошибки.
  • Возможность секвенировать геном единичной клетки может помочь в исследованиях рака, позволяя сравнивать индивидуальные клетки.
  • Метод также может быть полезен в областях, где доступен лишь небольшой образец ДНК, например, в судебной медицине.