Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • RUSSIAN TECH WEEK
  • Vitacoin

С точностью до клетки

Новый инструмент использует РНК-секвенирование для отображения клеточных и тканевых функций

«Научная Россия»

Метод Slide-seq создает карты клеточных взаимоотношений в тканях с высоким разрешением без использования микроскопа, – пишет сайт Broad Institute (New tool uses RNA sequencing to chart rich maps of cellular and tissue function) со ссылкой на Science (Rodriques et al., Slide-seq: A scalable technology for measuring genome-wide expression at high spatial resolution).

Новая методика, разработанная учеными из Института им. Броада в Массачусетском технологическом институте и Гарварде, дает беспрецедентное представление о клеточной организации тканей. Этот метод, известный как Slide-seq, использует генетическое секвенирование для построения подробных трехмерных карт тканей, показывающих не только разнообразие типов клеток, но и то, где они расположены и какие функции выполняют.

Slide-seq.gif

Трехмерная реконструкция девяти кубических миллиметров гиппокампа мыши, полученная с помощью Slide-seq (цвета обозначают разные типы клеток). Предоставлено лабораториями Чена и Макоско.

Поскольку в данном случае не требуется специализированное оборудование для визуализации, эта технология может использоваться учеными в различных областях биологии, генетики и медицины, которые хотят посмотреть на клеточную структуру тканей или наблюдать, где конкретно в ткани, органе или даже целом организме действуют определенные гены.

Такая платформа предлагает беспрецедентные представления о клеточной структуре тканей, о роли, которую играют гены в различных тканях, а также о последствиях травм или других возмущений для ткани, предоставляя исследователям богатые схемы функций тканей.

В 19 веке нейробиолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль поразил научный мир своими подробными рисунками человеческих тканей, показывающими, что мозг состоит из отдельных клеток. Развитие антител в середине 20-го века позволило исследователям взглянуть на белки – увидеть несколько за один раз – в клетках и тканях. В последние годы секвенирование РНК дает ученым возможность определить, какие типы клеток присутствуют в ткани и какие гены включены по всему геному, однако не помогает в определении точного расположения этих клеток.

Slide-seq можно рассматривать как последнее достижение в этой технологической эволюции.

Техника начинается с покрытого резиной предметного стекла или «шайбы», которая заполнена микрочастицами, или «бусинками», с уникальными штрих-кодами ДНК. Ученые последовательно генерировали данные, которые позже позволяют пользователям определять, откуда происходит чтение последовательности в массиве «бусинок».

«Это похоже на клеточную форму GPS, – сказал Роберт Стикельс, соавтор и аспирант лаборатории Macosko. – Когда мы создавали эту технологию, мы хотели упростить ее использование нашими сотрудниками. Мы выполняем все операции по созданию изображений и массивов заранее, и предоставляем массивы конечному пользователю, чтобы им не требовались специальные знания в области микроскопии».

За несколько часов работы с массивами исследователи могут переносить кусочки свежезамороженной ткани на поверхность шарика и растворять ткань, оставляя транскрипты мРНК связанными со штрих-кодом шариков. Затем библиотеку РНК со штрих-кодом секвенируют на коммерческих приборах. Программное обеспечение, разработанное командой Института Броада и предоставленное конечным пользователям, назначает местоположения для каждого считывания последовательности, которое может быть построено для создания карт с высоким разрешением типов клеток или экспрессии генов, с более богатой информацией, чем у стандартных микроскопических изображений.

Чтобы продемонстрировать возможности инструмента, команда использовала Slide-seq для локализации типов клеток в мозжечке и гиппокампе в мозге мыши, выделяя подробные структуры, включая слой клеток толщиной в одну клетку. Применив Slide-seq к срезам мозжечка мыши, команда выявила полосы изменения активности генов в ткани, паттерны, которые указывают пространственно определенные субпопуляции, которые не были обнаружены при использовании традиционного метода секвенирования отдельных клеток.

Команда также показала, что Slide-seq может быть полезен для проверки эффектов возмущений, при использовании его для мониторинга ответов конкретных типов клеток в мышиной модели черепно-мозговой травмы. С помощью фильтрации данных, для демонстрации экспрессии отдельных генов, они обнаружили, что некоторые гены включаются в нейронах на основе близости к травме даже спустя долгое время после травмы.

Исследователи также продемонстрировали, что наложение ряда кусочков ткани может выявить трехмерную организацию ткани и клеточную функцию, генерируя анимированную трехмерную реконструкцию гиппокампа мыши, которую можно настраивать для отображения различных типов клеток или экспрессии отдельных генов.

«Секвенирование одноклеточной РНК действительно хорошо говорит о том, какие клетки находятся в вашем образце, – сказал один из первых авторов Сэмюэль Родрикес – член лаборатории Чена и аспирант Массачусетского технологического института в лаборатории расширенного ассоциированного члена Эда Бойдена. – Но Slide-seq – это принципиально новый инструмент, который добавляет совершенно другое измерение, сообщая нам, где находятся клетки в ткани…».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

визуализация РНК Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Бесконтактный контроль экспрессии генов

Биохимики из MIT разработали систему, которая позволяет отслеживать экспрессию определенных генов или управлять ею, не затрагивая при этом сам геном.

читать

Секвенирование РНК in situ

Биологи под руководством известного генетика Джорджа Черча создали метод секвенирования РНК in situ («на месте»), который позволяет составить карту экспрессии тысяч генов в масштабах от субклеточного уровня до целого мозга или эмбриона.

читать

Фильм о работе сплайсосомы: с точностью до молекулы

Эта технология, разумеется, выйдет за пределы узкого (хотя и важного) изучения сплайсинга; разработчики планируют внедрить её во все отрасли молекулярной биологии.

читать

Сплайсосома монтирует фильм «Матричная РНК»

Создавая блокбастер, режиссер фильма вырезает из него лишние кадры, а клеточная машина, называемая сплайсосомой, вырезает лишние участки – интроны – из молекулы-предшественника матричной РНК. Новая технология позволяет увидеть работу сплайсосом в режиме реального времени.

читать

Квантовые точки повышают эффективность РНК-интерференции

Существующие метки для отслеживания миРНК светятся не более минуты, в то время как квантовые точки испускают свет в течение многих часов. Более того, новый подход в 5-10 раз менее токсичен для живых клеток, чем химические соединения, применяемые сейчас для слежения за ходом РНК-интерференции.

читать