單細(xì)胞RNA分析
LMU團(tuán)隊(duì)提高了一種流行的單細(xì)胞RNA測序方法的靈敏度和效率,該方法根據(jù)基因活性模式為單個(gè)細(xì)胞提供分子指紋。
人體由130億個(gè)細(xì)胞組成 - 每個(gè)細(xì)胞都具有獨(dú)特的分子特征。甚至細(xì)胞在相同的組織可以不同,常巧妙地,從彼此,和它們的活動可以隨時(shí)間變化。這就是為什么單細(xì)胞分析為細(xì)胞異質(zhì)性的表征和解釋它們的復(fù)雜機(jī)制提供了如此強(qiáng)大的工具。“單細(xì)胞技術(shù)已經(jīng)在徹底改變生物學(xué),”LMU分子生物學(xué)家Wolfgang Enard教授說。Enard和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)改進(jìn)了該領(lǐng)域已經(jīng)非常敏感的方法,并在Nature Communications中展示了他們的發(fā)現(xiàn)。
單細(xì)胞RNA測序使得可以獲得任何給定細(xì)胞的功能狀態(tài)的快照 -分子指紋,就像這樣?;旧希摷夹g(shù)確定細(xì)胞中存在的信使RNA(mRNA)群的組成。mRNA是在細(xì)胞DNA中編碼的遺傳信息的確定區(qū)段的拷貝('轉(zhuǎn)錄物'),其作為由稱為每種細(xì)胞類型中所需特定蛋白質(zhì)的核糖體的專門細(xì)胞器合成的藍(lán)圖。因此,細(xì)胞中存在的mRNA的庫存相當(dāng)于由該細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的列表,其基本上顯示其功能狀態(tài)。通過識別分析時(shí)活躍的基因,它可以告訴我們這些基因是如何被調(diào)節(jié)的,以及當(dāng)這個(gè)過程被感染或其他疾病狀態(tài)破壞時(shí)會發(fā)生什么。
來自單個(gè)細(xì)胞的所有mRNA的測序是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),并且已經(jīng)設(shè)計(jì)并實(shí)施了幾種不同的程序。所有這些都始于被稱為逆轉(zhuǎn)錄酶的酶將分離的mRNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA。然后復(fù)制('擴(kuò)增')DNA拷貝并進(jìn)行序列分析。Enard和他的同事現(xiàn)在系統(tǒng)地修改了這些方法之一,單細(xì)胞RNA條形碼(SCRB-seq),并顯著提高了它的靈敏度。“訣竅是用增加培養(yǎng)基密度的試劑補(bǔ)充逆轉(zhuǎn)錄酶反應(yīng)。這會引起分子擁擠,加速反應(yīng),使更多的RNA分子轉(zhuǎn)錄成DNA鏈,”Enard解釋說。第二種修飾降低了某些DNA的優(yōu)先擴(kuò)增的發(fā)生率,否則會破壞原始細(xì)胞中存在的RNA的表現(xiàn)。“總之,這些修改使我們的方法,mcSCRB-seq,目前可用的最有效和最經(jīng)濟(jì)的RNA-seq程序之一,“Enard說。
單細(xì)胞RNA測序方法對于實(shí)現(xiàn)人類細(xì)胞圖譜也是必不可少的。Enard直接參與了這個(gè)雄心勃勃的國際項(xiàng)目,該項(xiàng)目與人類基因組計(jì)劃的規(guī)模相當(dāng)。其目標(biāo)是根據(jù)基因活動的特定模式,匯集從胚胎到成人的所有人類細(xì)胞類型的目錄。該項(xiàng)目有望大大擴(kuò)展我們對人類生物學(xué)和人類疾病起源的認(rèn)識。
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