Eine neuartige Methode zur Charakterisierung von Genen mit hoher Präzision in die einzelnen Zellen
Die Analyse von gen-Produkten in den Zellen ist ein wichtiges Werkzeug für die Diagnose von Krankheiten und die Entwicklung neuer Wirkstoffe in der biologischen und medizinischen Forschung. Im Helmholtz-Zentrum München, eine Methode der gezielten RNA-Sequenzierung (Transkriptom-Analyse) wurde nun entwickelt, der genau erkennt kleinste Mengen von gen-Transkripten in einzelnen Zellen. Die Methode ermöglicht die Identifizierung und Anreicherung von einzelnen, ausgewählten Molekülen in einer Probe, um zu untersuchen, Ihre zelluläre Funktion. Dies macht es möglich, selektiv zu charakterisieren Gene in jeder Zelle mit hoher Präzision. Ihre Arbeit wurde veröffentlicht in Genome Biology.
Einzelne Zelle, die RNA-Sequenzierung basiert auf der Untersuchung der molekularen Transkripte generiert, die von aktiven Regionen des Erbguts in den einzelnen Zellen. Je nach Art und Stadium der Entwicklung, Zellen und aktivieren unterschiedliche gen-Sätze, die gelesen werden aus RNA-Molekülen und in Proteine übersetzt. Die Anzahl der mRNA-Moleküle-auch als Transkripte — pro gen in einer bestimmten Zelle, die uns Aufschluss über Ihre Identität und Ihre physiologische Reaktion auf interne oder externe Signale. Diese können Krankheiten, Alterungsprozess, Umwelteinflüsse oder Reaktionen auf pharmakologische Wirkstoffe. Jedoch, der Nachweis von Genen, die nur ausgedrückt in mittleren bis niedrigen Konzentrationen stellt eine große Herausforderung für die aktuelle single der Zelle RNA-sequencing-Techniken. Sie meist erkennen, sogenannte housekeeping-Gene, die, im Gegensatz zu regulierten Gene werden ständig exprimiert.
Die BART-Seq-Methode, entwickelt von einem team um Dr. Micha Drukker, Institut für Stammzellforschung, und PhD-Studentin Fatma Uzbas, behebt dieses problem durch Anreicherung ausgewählter Transkripte für die Sequenzierung. BART-Seq steht für „Barcode-Montage für die Gezielte Sequenzierung.“ Primer-sets und DNA-barcodes kombiniert werden, so dass Sie können gleichzeitig verstärken die Transkripte der Gene von Interesse. „Wir entwickelten eine neue Art und Weise zu index-Primer mit den DNA-barcodes, die durch eine einfache Synthese-Reaktion“, erklärt Micha Drukker. Sequenzierte Transkripte können so zurückverfolgt werden bis in die einzelnen Zellen, aus denen Sie stammen. Da die Analyse konzentriert sich auf die ausgewählten Gene, ist es möglich, hochaufgelöste Informationen über diese Gene und somit zu charakterisieren, jede Zelle einzeln.
Die Methode ist kostengünstig und erfordert keine spezielle und teure Messgeräte. Research-Gruppe mit Zugang zu einem Next-Generation-Sequencing-Gerät verwenden können BART-Seq sowohl für die einzelnen Zellen und für die Analyse von RNA oder genomischer DNA bulk-Proben, die aus tausenden von Proben.
Zusammen mit Philipp Angerer, Nikola MüMüller und Fabian Theis vom Institut für Computational Biology am Helmholtz Zentrum München, Drukker team hat eine software entwickelt, für das design von Primern und barcodes sowie für die Analyse der sequenzierungsdaten. Um die Methode für alle zugänglich Forschungsgruppen, die software ist frei verfügbar im Internet.
Micha Drukker und seine team-Kollegen hoffen, dass Ihre Methode wird ein integraler Bestandteil der toolkit für Grundlagen-und angewandte Forschung. Projekte, die auf Drogen-screening, wie die Messung der Reaktion der kultivierten ? Zellen zu Drogen, oder Präzisions-gen-editing-Technologie unter Verwendung von CRISPR-Cas9 stark profitieren können von BART-Seq.
