研究者は単一細胞の遺伝子活性を測定する

井本研究室 - 疾患に関わる細胞応答機構の解析研究 (七月 2019).

Anonim

生物学者にとって、単一の細胞はそれ自身の世界です。それは、組織の調和のとれた部分を形成したり、悪性になり、がんのような病気の状態になります。 しかし、生物学者は、組織内に隠れる多くの異なるタイプの細胞を同定し、追跡するのにずっと長い間苦労してきた。

ワシントン大学の研究者および脳科学のためのアレン研究所は、組織サンプル中の多数の細胞を分類および追跡する新しい方法を開発しました。 Science ジャーナルの3月15日に発表された論文では、SPLiT-seqとして知られているこの新しい手法は、単一細胞のレベルまで組織内の遺伝子活動を確実に追跡すると報告しています。

「細胞は、遺伝子がスイッチオフまたはスイッチオンされる遺伝子の活性に基づいてお互いに異なる」と、上級著者のGeorg Seeligは、電気工学科のUW准教授とPaul G. Allen School of Computer科学と工学。 「SPLiT-seqを使用すると、組織サンプルに数十万の異なる細胞があっても、個々の細胞の遺伝子活性を測定することが可能になります。

スプリットプールライゲーションに基づくトランスクリプトームシーケンシングの略語であるSPLiT-seqは、遺伝子発現を測定するための伝統的な手法を組み合わせたものです。 科学者たちは、10年以上にわたり、遺伝子発現の第一歩であるDNA様分子であるRNAの遺伝子「文字」を配列決定することによって、組織における遺伝子発現を測定してきた。 この標準アプローチは、RNAシークエンシングとして知られており、組織全体にわたってRNAをプロファイリングします。 しかし、このアプローチは、組織内の細胞が互いにどのように異なっているかを研究者に教えるものではない。 単一細胞RNAシークエンシングは、単離された細胞からRNAをシークエンシングすることによってこれに対処するが、既存の方法はコストがかかり、うまく拡張できない。

SPLiT-seqは、個々の細胞を分離することなく、単一細胞のRNAシーケンシングを行うことを可能にします。 研究者らは、細胞を4回に分けて「シャフリング」して、別々のプールに分けて混合した。 各シャフリングステップで、彼らはそれ自身のユニークなDNA「バーコード」で各プールのRNAを標識した。 シャッフルとラベリングの4ラウンドの終わりに、各細胞からのRNAは本質的に独自のバーコードの組み合わせを含み、バーコードの組み合わせは組織内の全RNAの大量配列決定に含まれています。

UW分子工学の研究者でもあるSeelig氏は次のように述べています。「これらのスプリットプールバーコードステップにより、我々は遺伝子発現を測定する上で大きな問題を解決します。元の組織サンプルのどの細胞からどのRNA分子が得られたかを確実に識別します。科学研究所。

「この問題が解決されれば、我々が組織内で定義した様々なタイプの細胞について生物学的な質問をすることができます」とAllen Institute for Brain Scienceの分子遺伝学研究准教授Bosiljka Tasicは述べています。

チームは、実験用マウスの脳および脊髄組織サンプルについてSPLiT-seqを実施した。 SPLiT-seqを用いて、156, 000を超える細胞の遺伝子活性を測定することができました。 遺伝子活性のパターンに基づいて、それらは、100種類以上の異なるタイプの細胞が、それらの組織サンプルに存在すると推定した(発達および分化の様々な段階でのニューロンおよびグリア細胞を含む)。

SPLiT-seqは、この豊富な生物学的データを「1細胞あたり1ペニー」のコストで提供することができます。 研究者らによると、これは他の単一細胞RNAシークエンシングアプローチよりも大幅に低コストです。

研究者らは、SPLiT-seqは、組織がどのように発達するかについての重要な疑問に答えることができ、パーキンソン病または癌などの複雑な疾患の発症に先行する遺伝子発現の微小な変化を同定することができると述べている。

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