Nyutvecklad metod möjliggör analys av enstaka nervceller i vävnader
Forskare vid Karolinska Institutet har utvecklat en ny teknik som gör det möjligt att plocka ut enstaka celler ur en vävnad och analysera genuttrycket i så lite som en enda cell.
I studien, som publiceras i tidskriften Nature Communications, demonstrerar forskarna hur metoden kan användas inom neurologisk forskning för att särskilja motståndskraftiga från känsliga nervceller. Metoden kan också få stor användning inom andra områden, som cancerforskning, patologi och för att identifiera biomarkörer.
– Tidigare har liknande analyser krävt hundratals till tusentals celler. Med vår metod kan vi kan göra vår analys på en enda cell. Den här metodutvecklingen gör det möjligt att effektivt analysera ett litet antal celler, till och med enstaka celler, från vävnad hos både mus och människa, säger Eva Hedlund vid institutionen för neurovetenskap, som har lett studien tillsammans med Qiaolin Deng vid institutionen för cell- och molekylärbiologi.
För att förstå sjukdomsmekanismer och biologiska processer är möjligheten att kunna kartlägga genuttryck i olika cellpopulationer ett viktigt redskap för forskare. En svårighet är brist på vävnadsmaterial, särskilt från patienter med olika sjukdomar, och att cellpopulationerna är små. I många fall finns inte heller några unika genetiska markörer som kan användas för att identifiera cellerna. Därför behövs metoder där ett fåtal celler, i små vävnadsbitar, kan identifieras och analyseras.
Genom att kombinera två befintliga metoder har KI-forskarna utvecklat en ny metod som de kallar LCM-seq. De använder ’laser capture microscopy’ (LCM) för att på mikroskopisk nivå plocka ut specifika celler från ett vävnadsprov med hjälp av laser. Detta kombineras med djup RNA-sekvensering för att studera alla gener som är aktiva i en specifik cell.
– En stor fördel med tekniken är att vävnaden inte behöver sönderdelas. Tack vare det finns lägesinformationen kvar hos varje isolerad cell. Genom att vi undviker att rena fram RNA-molekyler och använder lättillgängliga reagenser är LCM-seq enklare, billigare och har avsevärt högre reproducerbarhet och känslighet i gendetektion jämfört med tidigare använda metoder, säger Qiaolin Deng.
I den aktuella studien visar forskarna också att LCM-seq kan användas för att få ökad kunskap om populationer av nervceller som i hög grad liknar varandra. Forskarna har studerat motornervceller, isolerade från olika delar av ryggmärgen, vilka är känsliga för nedbrytning i den dödliga sjukdomen ALS. De har också undersökt dopaminnervceller från olika delar av mitthjärnan, vilka förstörs i Parkinsons sjukdom.
– Vi visar att vi kan identifiera specifika olikheter mellan dopaminceller som är känsliga för nedbrytning i Parkinsons sjukdom och de som är motståndskraftiga. Eftersom mycket få celler krävs för LCM-seq skulle denna teknik kunna vara till stor nytta även inom andra områden, som cancerbiologi, patologi och identifiering av biomarkörer, säger Eva Hedlund.
Forskningen har finansierats med hjälp av anslag från bland andra EU:s Joint Programme for Neurodegenerative Disease, Ragnar Söderbergs Stiftelse, Vetenskapsrådet, Karolinska Institutet, Åhlén-stiftelsen, Parkinsonfonden, Neuroförbundet, Svenska Sällskapet för Medicinska Forskning, Jeanssons stiftelser och Stiftelsen för strategisk forskning.
Publikation
Laser capture microscopy coupled with Smart-seq2 (LCM-seq) for precise spatial transcriptomic profiling
Susanne Nichterwitz, Geng Chen, Julio Aguila Benitez, Marlene Yilmaz, Helena Storvall, Ming Cao, Rickard Sandberg, Qiaolin Deng, Eva Hedlund
Nature Communications, publiceras online 8 juli 2016, doi: 10.1038/ncomms12139