Учёные из Детской исследовательской больницы Святого Иуды, Национального центра геномного анализа и Университета Аделаиды создали метод анализа одиночных клеток РНК, который в 47 раз дешевле и более масштабируем по сравнению с другими методами.
Анализ одиночных клеток РНК предоставляет учёным важную информацию о экспрессии генов в состоянии здоровья и при заболеваниях. Однако этот метод дорогостоящий и часто препятствует анализу большого количества клеток.
Учёные из Детской исследовательской больницы Святого Иуды, Национального центра геномного анализа и Университета Аделаиды создали метод, который сочетает микроскопию с анализом одиночных клеток РНК, чтобы преодолеть эти ограничения. Метод под названием Single-Cell Transcriptomics Analysis and Multimodal Profiling through Imaging (STAMP) позволяет исследовать миллионы одиночных клеток за небольшую часть стоимости существующих подходов.
Работа опубликована в журнале Cell.
«Мы создали метод, который даёт нам преимущество в количественном анализе одиночных клеток», — сказала соавтор Джасмин Пламмер, доктор философии, директор Центра пространственной омики больницы и член отдела нейробиологии развития. «Он на порядок более экономически эффективен и позволяет нам профилировать миллион клеток одновременно по сравнению с десятками тысяч, типичными для современных методов, что делает его гораздо более масштабируемым».
Как работает STAMP?
Исследователи выделили клетки из тканей до тех пор, пока они не стали отдельными, несвязанными клетками. Затем они зафиксировали или «заштамповали» эти клетки на предметных стёклах микроскопов, что убивает клетки, но «закрепляет» их во времени, включая их форму и экспрессируемые гены. Затем учёные добавили молекулы, которые светятся под микроскопом при связывании с определёнными последовательностями РНК.
Исследователи сравнили свои результаты с опубликованными атласами данных об экспрессии генов, обнаружив, что они могут одновременно охарактеризовать многие иммунные клетки и различать стадии развития индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Они подсчитали, что анализ иммунных клеток от 1000 человек обычно стоил бы 3,56 миллиона долларов, в то время как масштабирование STAMP для проведения такого же анализа обошлось бы в 75 000 долларов, что в 47 раз дешевле.
«Современные методы секвенирования одиночных клеток РНК требуют выводов для определения таких вещей, как тип клетки, но STAMP позволяет нам напрямую исследовать клетки», — сказала Пламмер. «Многие современные подходы к анализу одиночных клеток также искажают результаты на основе формы клеток, часто пропуская клетки неправильной формы, включая нейроны».
Почему это важно?
Традиционные методы секвенирования РНК требуют, чтобы клетки проходили через трубку перед анализом. Чем более сферическая и простая форма, тем лучше клетка проходит через эти машины, что приводит к некоторому искажению результатов. Метод STAMP выполняется на предметном стекле микроскопа, что позволяет избежать этой проблемы и представить более разнообразные типы клеток.
Чтобы обеспечить сохранение чувствительности, исследователи разбавили раковые клетки в суспензии из множества других клеток. STAMP обнаружил две раковые клетки примерно в 850 000 общих клеток на одном предметном стекле.
«Возможность профилировать миллион клеток имеет решающее значение, потому что для того, чтобы избежать лечения рака, достаточно одной клетки», — сказала Пламмер. «Мы показали, что STAMP позволяет нам визуализировать и обнаруживать эти клетки выгодным в численном отношении и доступным способом, что является важной особенностью для потенциального будущего развития в области клинических применений».
Одиночный анализ РНК в клетках остаётся непомерно дорогим
Одиночный анализ РНК в клетках остаётся дорогостоящим, особенно для тех, у кого нет доступа к финансированию, специализированному оборудованию или вычислительной инфраструктуре, которая обычно требуется. Однако почти все исследовательские учреждения имеют лёгкий доступ к микроскопам.
«Мы, как учёные, верим в то, что мы можем увидеть», — сказала Пламмер. «STAMP даёт нам лучшее из обоих миров в анализе одиночных клеток: количественные данные об экспрессии генов и возможность визуально исследовать клетки под микроскопом. Мы надеемся, что эти функции в сочетании с их доступностью и экономической эффективностью позволят другим открыть новую биологию и клиническое применение в будущем».
Предоставлено Детской исследовательской больницей Святого Иуды.