El nuevo método amplía la vista a la actividad de células individuales



Los investigadores han ideado una forma de multiplicar por más de diez veces los detalles accesibles de la actividad genética en células individuales. Es un gran salto en el esfuerzo por comprender el desarrollo del cáncer, la función cerebral, la inmunidad y otros procesos biológicos impulsados ​​por las complejas interacciones de multitud de diferentes tipos de células.

Los órganos y tejidos están formados por células que pueden tener el mismo aspecto, pero las células individuales pueden diferir dramáticamente. El análisis de una sola célula permite el estudio de esta variación de célula a célula dentro de un órgano, tejido o tumor canceroso. Pero la investigación se ha visto obstaculizada por los límites en la profundidad de la información que se puede obtener a nivel de una sola célula cuando se trabaja con un gran número de células.

“La desventaja ha sido la baja calidad de los perfiles unicelulares. Nuestro método nos permite obtener un perfil mucho más completo de cualquier célula individual determinada”, dijo Andrew Adey, Ph.D., autor principal de un artículo en Biotecnología de la naturaleza describiendo la innovación. Adey es profesora asociada de genética molecular y médica en la Facultad de Medicina de OHSU.

Dijo que el nuevo método ofrece una mejora de aproximadamente diez veces en la cantidad de ADN que se puede recuperar de una sola célula para secuenciar e interpretar. El código genético está escrito en el ADN en una secuencia de unidades, llamadas bases, que son como letras de un alfabeto. La secuenciación del ADN revela el orden de las bases, y es el primer paso para comprender la composición genética de una célula y si determinados genes están activos o silenciosos.

Los estudios unicelulares son particularmente importantes para comprender el cáncer. Las células de un tumor pueden ser sorprendentemente diversas. Diferentes células detectan diferentes mutaciones de ADN a medida que crece el tumor, y algunas de las mutaciones y cambios en la actividad genética dan lugar a subpoblaciones de células tumorales con nuevas cualidades, como la capacidad de extenderse a otras partes del cuerpo o resistir el cáncer. Drogas.

Adey y sus colegas demostraron que su método puede usarse para revelar alteraciones del ADN que han surgido en un subconjunto de células en muestras tumorales tomadas de pacientes con cáncer de páncreas. Eso es importante porque puede ayudar a los investigadores a comprender cómo las poblaciones de células tumorales evolucionan y se vuelven letales.

“Por ejemplo, potencialmente puede identificar subtipos de células raras dentro de un tumor que son resistentes a la terapia”, dijo Adey. Su equipo ya ha comenzado a trabajar con los investigadores del Instituto del Cáncer Knight de OHSU que prueban el método unicelular como una forma de averiguar si algunas de las células en el tumor de un paciente han desarrollado resistencia a un medicamento de quimioterapia o terapia dirigida en particular. Ese conocimiento podría usarse para desarrollar planes de tratamiento individualizados para los pacientes.

“Si está trabajando con algo como una biopsia de cáncer de un paciente, un pedazo muy pequeño de tejido, realmente quiere que cada célula cuente, realmente tiene que obtener mucha información de cada célula”, dijo Adey.

El nuevo método se basa en una técnica llamada secuenciación indexada combinatoria unicelular, que Adey y sus colegas desarrollaron anteriormente. Es una forma de generar bibliotecas de ADN (colecciones de fragmentos de ADN que se pueden usar para analizar genes y mutaciones) para miles de células individuales al mismo tiempo. El proceso utiliza una reacción enzimática para unir cebadores a los extremos de los fragmentos de ADN. “Son como manijas que usa el secuenciador para comenzar a leer”, dice Adey.

Si bien la técnica aumenta en gran medida la cantidad de células individuales que se pueden analizar en un experimento, viene con la compensación de una cobertura escasa de secuencias de ADN legibles por célula. Para ser legible, se debe adjuntar un cebador en ambos extremos del fragmento de ADN, lo que la reacción logra solo la mitad de las veces.

El nuevo método da como resultado que todos los fragmentos de la biblioteca tengan cebadores en ambos extremos, mientras que también mejora la eficiencia de otras formas. Los investigadores dijeron que la eficiencia tiene el beneficio adicional de reducir los costos de secuenciación en aproximadamente un tercio.

Los adaptadores están diseñados de manera que se pueden utilizar recetas de secuenciación estándar en lugar de los flujos de trabajo personalizados y los cebadores que se requieren para los métodos de la competencia. Eso hace que el método sea compatible con muchas pruebas diferentes que se usan comúnmente para explorar el estado de células individuales.

“Esta química puede encajar en muchos otros ensayos”, dijo Adey. “La gente puede empezar a usarlo”.

Fuente:

Referencia de la revista:

Mulqueen, RM, et al. (2021) Indexación combinatoria unicelular de alto contenido. Biotecnología de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41587-021-00962-z.

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