Теперь ученые могут выбирать отдельные клетки из популяции, которая растет на поверхности лабораторной чашки, и изучать их молекулярный состав, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Communications.
Новый инструмент, разработанный исследователями из Университета Торонто, позволит глубже изучить стволовые клетки и другие редкие типы клеток для разработки терапии.
Этот метод является первым, в котором микроскопия клеток сочетается с платформами omics, чтобы связать физические параметры клеток, видимые глазом, такие как внешний вид, наличие поверхностных маркеров или межклеточные контакты, с их молекулярным составом.
«Мы даем пользователю возможность делать красивые изображения флуоресцентной микроскопии, чтобы узнать все, что можно узнать о клетках, растущих на месте, а затем связать эту информацию с геномом, транскриптомом и протеомом клетки», - говорит Аарон Уиллер, профессор химии и биомедицины, инженер в Центре клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли, который руководил работой.
Названный DISCO, для цифровой микрофлюидной изоляции одиночных клеток для -Omics, метод позволяет исследователям выбирать отдельные клетки в их локальной среде и анализировать их содержимое с помощью технологий секвенирования ДНК и белков для считывания ДНК (генома) клетки, РНК (транскриптома) и белковых молекул (протеома).
Рост количества одноклеточных анализов за последние пять лет позволил исследователям измерить десятки тысяч молекул в каждой клетке, что изменило их способность изучать ткани и органы на гранулярном уровне. Но эти подходы упускают важную информацию о физических характеристиках клеток и локальной среде, потому что клетки должны быть помещены в суспензию и отделены друг от друга перед анализом.
«Сейчас происходит революция с одноклеточными омиками, - говорит Уиллер, руководитель канадского кафедры микрофлюидного биоанализа. - Но я сталкивался с людьми, которые были разочарованы тем, что не смогли получить фенотипическую информацию о клетке в ее среде in situ. И я подумал, что мы могли бы придумать способ выбрать определенные клетки из этой популяции и проанализировать их».
DISCO состоит из микроскопа, оснащенного высокочастотным лазером и микрожидкостным чипом для сбора клеточного материала. Микроскоп позволяет пользователю получить подробные изображения целевой клетки, прежде чем направить на нее лазер. Энергия лазера вызывает образование и лопание крошечного пузырька в непосредственной близости от клетки, разрывая ее мембрану и выстреливая ее содержимое в каплю на микрофлюидном чипе, откуда оно извлекается для молекулярного секвенирования.
«Наша платформа фокусируется на метаданных, которые вы теряете при суспендировании отдельных клеток: на положении клетки, ее морфологических свойства, кто были ее соседями? Это все, что мы можем зафиксировать до того, как приступим к секвенированию отдельных клеток», - говорит Эрика Скотт, научный сотрудник лаборатории, которая возглавила работу вместе с двумя аспирантами в лаборатории - Джулианом Ламанной и Харрисоном Эдвардсом.
«Насколько нам известно, это единственная платформа, которая может принимать клетки в популяции и делать подобные вещи», - говорит она.
В качестве доказательства принципиальных экспериментов исследователи продемонстрировали способность DISCO точно соотносить данные omics с отдельными раковыми клетками мозга человека и мыши, которые культивировались бок о бок.
Но результаты также позволили четко сфокусировать внимание на степени, в которой контакты между клетками могут влиять на их молекулярные состояния. Экспрессия колоссальных 5000 генов мыши - примерно пятая часть генома - была изменена в отдельных клетках мыши, которые были окружены клетками человека, а не своими собственными родственниками.
Полученные результаты могут иметь важное значение для многих лабораторий, которые стремятся лучше понять здоровые и больные ткани человека, такие как опухоли, путем выращивания их на мышах, чтобы их можно было изучать в среде всего тела. По словам Уиллера, если экспрессия генов аналогичным образом затронута в трансплантате человека, эти изменения могут иметь разветвление для разработки лечения.
К счастью, DISCO может вскоре открыть окно в клетки в их
естественной среде, поскольку исследователи работают над
адаптацией его к анализу срезов тканей. Их конечная цель -
применить DISCO к изучению редких типов клеток, таких как
стволовые клетки, регенеративный потенциал которых в значительной
степени регулируется их непосредственным окружением, чтобы
способствовать развитию новых методов лечения.
[Фото: eurekalert.org]
