Korta RNA-molekyler kartlagda i enskild cell

Forskare vid Karolinska Institutet och Ludwiginstitutet för cancerforskning har lyckats kartlägga förekomsten av korta, icke-kodande, RNA-sekvenser i enskilda embryonala stamceller. Den nya analysmetoden kan ge ökad kunskap om hur våra gener regleras och olika celltyper utvecklas.

När information i våra gener ska användas, till exempel för att bygga ett protein, översätts den först till budbärar-RNA som fungerar om en ritning för proteinet. I våra celler finns även icke-kodande korta RNA-sekvenser, som inte bidrar till att bilda proteiner och vars funktioner är delvis okända. Bäst utforskade av dessa är mikro-RNA (miRNA) som kan interagera med budbärar-RNA, och därigenom reglera genernas användning och cellens funktion.

Forskare vid Karolinska Institutet har nu kartlagt förekomsten av korta RNA-sekvenser i en enskild cell. Tidigare forskning kring korta RNA-molekyler bygger på analys av många celler samtidigt, vilket gör det svårare att studera den exakta funktionen.

– Den kunskap som finns kring korta RNA-molekyler är ganska allmän. Man har en bild av de generella mekanismerna, men det är mer oklart vilken roll de här molekylerna spelar i olika typer av celler eller vid olika sjukdomar, säger Rickard Sandberg, professor vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, som också är forskare vid Ludwiginstitutet för cancerforskning.

Två typer av embryonala stamceller

Analysen gjordes med så kallad single cell transkriptomik, en teknik som gör det möjligt att kartlägga det absoluta antalet av olika RNA-molekyler i en cell. Forskarna gjorde analysen på två typer av embryonala stamceller framodlade för att efterlikna det tidiga embryot, innan respektive efter det har fäst i livmoderslemhinnan.

Forskarna fann stora mängder av miRNA, men även kortare RNA-fragment (tRNA och snoRNA) vars funktioner är mer okända. Resultaten visar att också att uttrycket av miRNA varierade mellan de två typerna av embryonala stamceller.

– Det här är grundforskning som visar att metoden fungerar och ger uppslag för vidare forskning. Att kartlägga nivåerna av korta RNA-molekyler i en cell är ett första steg i kartläggningen av vilken specifik funktion dessa molekyler har i cellen, säger Omid Faridani, en av förstaförfattarna till studien.

På lång sikt kan Rickard Sandberg tänka sig kliniska tillämpningar av metoden.

– Vi är till exempel intresserade av vilken roll korta RNA-molekyler spelar för den embryonala utvecklingen. Vi hoppas att med mer kunskap kanske den här metoden kan komma att användas för att identifiera vilka embryon som har bäst chans att utvecklas, vilket i så fall skulle kunna användas för att förbättra dagens IVF-behandlingar, säger Rickard Sandberg.

Publikation

Single-cell sequencing of the small-RNA transcriptome
Omid R. Faridani, Ilgar Abdullayev, Michael Hagemann-Jensen, John P. Schell, Fredrik Lanner och Rickard Sandberg
Nature Biotechnology, online 31 oktober 2016, doi:10.1038/nbt.3701