Nueva técnica utiliza secuenciación de alto rendimiento para obtener imágenes de expresión génica de ultra alta resolución



Los aproximadamente 30.000 genes que componen el genoma humano contienen las instrucciones vitales para la vida. Sin embargo, cada una de nuestras células expresa solo un subconjunto de estos genes en su funcionamiento diario. La diferencia entre una célula cardíaca y una célula hepática, por ejemplo, está determinada por los genes que se expresan, y la expresión correcta de los genes puede significar la diferencia entre la salud y la enfermedad.

Hasta hace poco, los investigadores que investigaban los genes que subyacen a la enfermedad se habían limitado porque las técnicas de imagen tradicionales solo permiten el estudio de unos pocos genes a la vez.

Una nueva técnica desarrollada por Jun Hee Lee, Ph.D., y su equipo en la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan, parte de Michigan Medicine, utiliza secuenciación de alto rendimiento, en lugar de un microscopio, para obtener imágenes de ultra alta resolución de expresión génica de un portaobjetos de tejido.

La tecnología, a la que llaman Seq-Scope, permite a un investigador ver cada gen expresado, así como células individuales y estructuras dentro de esas células, a una resolución increíblemente alta: 0,6 micrómetros o 66 veces más pequeño que un cabello humano, superando los métodos actuales de múltiples órdenes de magnitud.

Siempre que un patólogo obtiene una muestra de tejido, la tiñe y la mira bajo el microscopio; así es como diagnostica la enfermedad. En lugar de hacer eso, con nuestro nuevo método, hemos creado un microdispositivo que puede superponer con una muestra de tejido y secuenciar todo dentro de él con un código de barras con coordenadas espaciales “.

Jun Hee Lee, Ph.D., AProfesor asociado, Departamento de Fisiología Molecular e Integrativa

Cada llamado código de barras está formado por una secuencia de nucleótidos (el patrón de A, T, G, una C) que se encuentra en el ADN. Con estos códigos de barras, una computadora puede ubicar cada gen dentro de una muestra de tejido, creando una base de datos similar a la de Google de todos los ARNm transcritos del genoma.

“La gente ha estado tratando de hacer esto con otros métodos, como microimpresión, microperlas o dispositivos de microfluidos, pero debido a limitaciones tecnológicas, su resolución ha estado a una distancia de 20-100 micrómetros. A esa resolución realmente no se puede ver el nivel de los detalles necesarios para diagnosticar enfermedades “, dijo Lee.

Lee agrega que la tecnología tiene el potencial de crear una forma sistemática e imparcial de analizar genes.

“Siempre que hacemos ciencia, teníamos que hacer una hipótesis sobre el papel de dos o tres genes, pero ahora tenemos datos de todo el genoma a escala microscópica y mucho más conocimiento sobre lo que sucede dentro del tejido de ese paciente o animal modelo”.

Este conocimiento podría usarse para proporcionar información sobre por qué ciertos pacientes responden a ciertos medicamentos mientras que otros no, dijo Lee.

El equipo demostró la eficacia de la técnica utilizando células hepáticas normales y enfermas, identificando con éxito las células hepáticas moribundas, las células inmunitarias inflamadas circundantes y las células hepáticas con expresión genética alterada.

“Esta tecnología mostró en realidad muchas características patológicas conocidas que la gente había descubierto anteriormente, pero también muchos genes que están regulados de una manera novedosa que no se reconocía anteriormente”, dijo Lee. “La tecnología Seq-Scope, combinada con otras técnicas de secuenciación de ARN unicelular, podría acelerar los descubrimientos científicos y podría conducir a un nuevo paradigma en el diagnóstico molecular”.

Fuente:

Referencia de la revista:

Cho, CS., et al. (2021) Examen microscópico del transcriptoma espacial utilizando Seq-Scope. Célula. doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.010.

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