En boost för cellulär profilering
Forskare vid Karolinska Institutet och Ludwiginstitutet för cancerforskning presenterar i senaste numret av vetenskapstidskriften Nature Methods ny och bättre teknik för att mäta geners aktivitet i enskilda celler – något som kan ha betydelse för grundforskning och framtida diagnostik.
– I både frisk vävnad och cancer finns det celler som inte förekommer i tillräckligt stort antal för att man ska kunna använda något annat än så kallade encellsmetoder (single-cell på engelska). Den här tekniken tillåter oss att identifiera ovanliga och viktiga undergrupper av celler i olika typer av vävnad. Vi kan också i betydligt större utsträckning se hur uttrycket av unika gensekvenser förändrar cellen från ett tillstånd till ett annat, till exempel hur ett embryo utvecklas till en hel organism eller en cancertumör metastaserar, säger Rickard Sandberg, som lett forskningsarbetet bakom den nya tekniken.
Det traditionella sättet att mäta aktiviteten hos miljontals celler samtidigt skymmer viktiga skillnader i genuttrycket hos specialiserade celler i en viss typ av vävnad. Med hjälp av single-cell-metoder kan forskarna överkomma denna begränsning. Den ledande metoden som används för den här typen av analys kallas Smart-seq och utvecklades 2012 av ett bioteknikföretaget Illumina tillsammans med Rickard Sandbergs forskargrupp.
Smart-seq2
För att vidareutveckla denna teknik till vad de kallar Smart-seq2 har forskarna nu genomfört över 450 experiment. Deras nya analysmetod fångar konsekvent tre till fyra gånger så många RNA-molekyler jämfört med den äldre metoden, vilket innebär ungefär 2000 fler gener per cell. Den kan också avläsa betydlig fler gensekvenser i sin fulla längd. Något som hittills har varit en tuff utmaning i den här typen av studier, där det vanliga är att man bara kan se delar av sekvensen i uttryckta gener. De nya möjligheterna ökar finmaskigheten i analysen från enskilda celler, vilket till exempel kan ha betydelse när man vill kartlägga genetiska skillnader hos människor (på engelska Single Nucleotide Polymorphism, SNP) som i sin tur bidrar till biologiska skillnader och sjukdom.
Forskarna hoppas att den nya metoden ska ha stor betydelse för cancerforskningen. Att identifiera ovanliga undergrupper av celler i tumörer och förstå deras roll för överlevnaden och utveckling av cancer kan bidra till förbättrad diagnostik och nya målstyrda behandlingar.
Egna singel-cell-analyser
Eftersom de så kallade reagenser och andra material som används i Smart-seq2-metoden är förhållandevis vanliga och lätta för laboratorier att beställa har kostnaden för att göra dessa singel-cell-analyser också kunnat sänkas betydligt jämfört med den tidigare metoden.
– Nu kan alla forskare göra sina egna singel-cell-analyser för genuttryck, genom att själva köpa de komponenter som behövs och följa processen som beskrivs i vår artikel, säger Rickard Sandberg.
Rickard Sandberg är docent och forskargruppsledare på institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Karolinska Institutet och även knuten till Stockholmsavdelningen vid Ludwiginstitutet för cancerforskning. Arbetet med den aktuella publikationen har finansierats med anslag från det europeiska forskningsrådet, ERC, SSF och Vetenskapsrådet.
Publikation
Smart-seq2 for sensitive full-length transcriptome profiling in single cells
Simone Picelli, Åsa K Björklund, Omid R Faridani, Sven Sagasser, Gösta Winberg & Rickard Sandberg
Nature Methods, online 22 September 2013, doi: 10.1038/nmeth.2639