Секвенирование одной клетки – технология, которая позволяет исследовать экспрессию генов в отдельных клетках и выявить между ними различия. Ученые из Университета штата Иллинойс (США) применили эту технологию для изучения раковых клеток ретинобластомы.
Хотя во многих клетках нашего тела могут накапливаться онкогенные мутации, в большинстве случаев опухоль не разовьется: аномальные клетки устраняются защитными механизмами организма. Но есть определенные типы клеток, мутация в которых скорее всего приведет к образованию опухоли. Поймать этих «виновников» необходимо – для того, чтобы найти правильный метод лечения рака.
Например, мутации в антионкогене ретинобластомы (RB, злокачественной опухоли сетчатки глаза), который обычно блокирует аномальный рост и деление клеток, приводят к ретинобластоме. Эта опухоль возникает в специализированных клетках сетчатки, – колбочках, чувствительных к свету. Почему этот вид рака всегда развивается именно в этих клетках, неизвестно. Но если ученые смогут получить более четкое и точное представление о последствиях мутаций в этих клетках по сравнению с другими клетками сетчатки, они могут идентифицировать уникальные терапевтические мишени, на которые может быть нацелено лечение.
Изучить эффекты мутаций генов в конкретных типах клеток – на словах это звучит легче, чем на деле. Почти невозможно собрать чистые образцы, состоящие из одного типа клеток. Вместо этого ученым часто приходится использовать крупный образец, извлеченный из цельной ткани.
«Это дает лишь среднюю картину экспрессии генов в отдельных клетках, поскольку она объединяет тысячи клеток. Некоторые из них могут быть нежелательными, независимо от того, насколько очищена выборка. Результаты исследования эффектов мутаций ретинобластомы с использованием подобных образцов не показывают точно, как мутация влияет на экспрессию генов в конкретном типе клеток», – объяснил Максим Фролов, профессор биохимии и молекулярной генетики из Медицинского колледжа Университета штата Иллинойс.
Команда Фролова решила исправить эту ситуацию. Его лаборатория адаптировала технологию Drop-seq, которая позволяет исследователям выделить и секвенировать отдельные клетки. Причем, используя эту технологию, можно одновременно установить последовательность генома тысячи отдельных клеток.
Ученые использовали инструмент Drop-seq для анализа клеток глаза плодовых мух, которых лаборатория использует в качестве модели. Затем они изучили изменения экспрессии генов, вызванные мутациями в гене RB в тысячах разных клеток в глазу, и сравнили их с экспрессией генов в клетках с нормальными копиями RB-гена.
Анализ клеток глаза с мутацией RB выявил отличительную, но небольшую популяцию клеток, в которых мутация изменила экспрессию генов и изменила клеточный метаболизм. Метаболические изменения, которые ученые наблюдали в клетках с мутировавшим RB-геном, делают клетки уязвимыми для терапии. Раньше эти эффекты были не замечены, так как исследователи анализировали клетки большой «партией», а не каждую отдельно. Теперь же их можно использовать как «мишени» для терапии.
Результаты работы опубликованы в Nature Communications.
[Фото: JENNY FONTAINE]
