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技术恢复丢失的单细胞RNA测序信息

类别: 学院, 黄金城新闻, 研究

提高单细胞RNA测序的效率,有助于揭示健康和不正常的细胞之间的细微差别。

从单个细胞的RNA测序可以揭示的信息,什么这些细胞在体内做了很多。黄金城的研究现在已经极大地带动的来自每个这些细胞的收集的信息的量,通过修改常用SEQ阱技术。

他们的新途径,MIT的研究小组可以提取10倍,从样本中每个单元多的信息。这一增长应使科学家更加了解了在每个细胞中表达的基因,并帮助他们发现健康功能失调细胞之间的微妙但重要的区别。

“这是很清楚,这些技术对了解复杂的生物系统改造潜力。如果我们在一系列不同的数据集的看,我们能真正理解健康和疾病的景观,这可以给我们以我们会采用什么样的治疗策略的信息,”说 亚历克斯ķ。 shalek,化学副教授,学院医学工程和科学器(IME)的核心成员,与科赫研究所在黄金城的综合性癌症研究的校外成员。他也是MGH,黄金城和哈佛大学和Broad研究院的机构成员的ragon协会的成员。

在一个 本周出现学习 免疫,该研究小组由患者分析大约40,000细胞具有五种不同的皮肤疾病证明了这一技术的力量。它们的免疫细胞和其它细胞类型的分析显示一些共同特征的五个疾病之间许多差异,以及。

“这决不是一个详尽的纲要,但它是对理解炎症表型,不只是内的免疫细胞,但也内的其他皮肤细胞类型的光谱的第一步,说:”特拉维斯·休斯的MD /博士研究生在哈佛-mit程序在健康科学和技术论文的主要作者之一。

shalek和j。克里斯托弗·爱,雷蒙一个。和海伦即ST。化学工程教授洛朗和科赫研究所和ragon协会的成员,是这项研究的首席作者。黄金城研究生马克·沃兹沃斯和前博士后托德gierahn是与休斯的论文的共同撰稿人。

夺回信息

几年前,shalek,爱,和他们的同事开发了一种名为方法 以次井,其能迅速序列的RNA从许多单个细胞一次。这种技术,像其他高通量方法,不拿起充当用于RNA测序的慢一些,更昂贵的方法,每单元多的信息。在他们目前的研究中,研究人员着手夺回一些原始版本遗漏的信息。

“如果你真的要区分疾病的决心功能,你需要比什么是不可能的分辨率更高的水平,”爱说。 “如果你认为细胞作为信息包,能够测量的信息更真实地给出更好的见解是什么细胞群,你可能要目标为药物治疗,或者,从诊断的角度来看,哪些应监视。”

尝试恢复的其他信息,研究人员专注于一步,他们知道数据流失。在该步骤中,cDNA分子,其是从每个单元中的RNA转录物的拷贝,通过这个过程被称为聚合酶链反应(PCR)扩增。这种放大是必要的,以获得DNA测序的足够的份数。不是所有的cDNA得到扩增然而,。提高,使得它过去的这一步分子的数量,研究人员改变了他们是如何贴上了第二个“引”序列的cDNA,使它更容易为PCR酶放大这些分子。

使用这种技术,研究人员发现,他们可以生成每个细胞的更多信息。他们看到的是可检测基因的数量增加了五倍,并在RNA转录的人数增加了十倍每个细胞恢复。关于重要的基因,例如那些编码细胞因子,受体在细胞表面,和转录因子中发现这一额外的信息,使研究人员能够鉴定细胞之间的细微差别。

“我们能够大大提高每个细胞的信息内容量有一个非常简单的分子生物学的把戏,这是很容易集成到现有的工作流程,”休斯说。

疾病的签名

使用这种技术,研究人员分析19个患者皮肤活检,代表五个不同的皮肤病 - 银屑病,痤疮,麻风病,斑秃(一种自身免疫性疾病,它引起毛发损失),和环状肉芽肿(慢性退行性皮肤病症)。他们发现紊乱之间有一些相似之处 - 例如,炎性T细胞的相似群体在两个麻风和环状肉芽肿出现活性。

他们还发现这是唯一的特定疾病的某些功能。从几个牛皮癣患者的细胞,他们发现,细胞称为角化细胞表达的基因让它们繁殖并推动该疾病看到的炎症。

在这项研究中产生的数据也应该提供给谁想要深入钻研研究的细胞类型之间的生物学差异其他研究人员的宝贵资源。

“你永远不知道你会想用这些数据集什么,但有在已经测得的一切一个巨大的机会,” shalek说。 “在未来,当我们需要重新规划他们想想特定的表面受体,配体,蛋白酶,或其他基因,我们将在我们的指尖所有的信息。”

研究人员表示,该技术也可以应用于许多其他疾病和细胞类型。他们用它来研究癌症和传染性疾病,如肺结核,疟疾,艾滋病毒,埃博拉病毒开始,他们还用它来分析参与食物过敏的免疫细胞。他们还提供给谁想要使用它或适应自己的单细胞研究的基本方法其他研究人员的新技术。

该研究是由美国国家卫生研究所的科赫研究所的支持(核心)捐款资助,科赫研究所和达纳 - 法伯/哈佛癌症中心,Broad研究院的食物过敏科学倡议下,国家机构的桥梁工程健康的,贝克曼青年研究者奖,化学斯隆研究奖学金,皮尤 - 斯图尔特学者奖,和比尔及梅琳达·盖茨基金会。