Этот метод, разработанный в сотрудничестве между Институтом Бабрахама, Европейским институтом биоинформатики (EMBL-EBI) и Эдинбургским университетом и опубликованный сегодня (22 февраля 2018 г.) в Nature Communications, называется одноклеточной нуклеосомой, метилированием, секвенированием транскрипции или scNMT-seq. Он предоставляет подробную информацию о трех тесно связанных фундаментальных аспектах биологии. Самое интересное, что, сравнивая отдельные клетки, команда надеется выявить различия, которые могут сыграть ключевую роль как на ранних стадиях жизни, так и на первых стадиях таких заболеваний, как рак.Наши гены упаковываются в клетки, оборачивая их вокруг белковых структур, называемых нуклеосомами.
То, как гены обернуты, может повлиять на активность гена — вне зависимости от того, включен он или нет. На активность генов также влияют эпигенетические маркеры, такие как метилирование ДНК — химические изменения в ДНК, которые влияют на то, как считываются гены.
Активные гены создают молекулярные сообщения, называемые РНК, посредством процесса, называемого транскрипцией. Проще говоря, нуклеосомы и метилирование могут влиять на транскрипцию, приводя к изменениям в клетках.
scNMT-seq позволяет ученым напрямую исследовать связи между нуклеосомами, метилированием и транскрипцией. Различия в этих системах позволяют клеткам специализироваться, чтобы формировать все различные части тела, а также помогают нашим клеткам реагировать на меняющийся мир вокруг нас. Использование scNMT-seq для выявления изменений также может иметь решающее значение для обнаружения самых ранних стадий генетических заболеваний, задолго до того, как они будут обнаружены традиционной медициной.
Подходы классической клеточной биологии изучают усредненные результаты, полученные от многих клеток, что означает, что ключевые межклеточные различия теряются. Тем не менее, ученые считают, что эта изменчивость между клетками может быть ключом к большим различиям.
Каждая жизнь начинается с небольшого количества клеток и развивается, чтобы произвести сотни различных типов клеток. scNMT-seq позволяет исследователям изучать эффекты изменений в отдельных клетках и может предоставить убедительные доказательства того, что они могут перерасти в серьезные различия как в развитии, так и в болезни.Один из первых авторов, Рикар Аргелаге, аспирант Европейского института биоинформатики (EMBL-EBI), сказал: «Этот метод представляет собой важный шаг на пути к всеобъемлющей характеристике одноклеточной биологии. В сочетании с правильными вычислительными подходами scNMT- seq может раскрыть неоткрытые механизмы регуляции генов как в процессе развития, так и в процессе болезни ».
Один из авторов, доктор Стивен Кларк, научный сотрудник Института Бабрахама, сказал: «Методы изучения экспрессии генов или эпигенетических регуляторов в отдельных клетках достаточно хорошо известны. Тем не менее, это первый раз, когда мы смогли измерить множественные функции одновременно с измерением того, какие гены экспрессируются.
Этот метод поможет нам понять, как различные эпигенетические механизмы работают вместе, чтобы определить, как клетки выглядят и ведут себя ».Профессор Вольф Рейк, руководитель лаборатории эпигенетики в Институте Бабрахама и один из ведущих ученых в этом исследовании, сказал: «Транскрипция в отдельных клетках может варьироваться между типами клеток, но также и между клетками одного и того же типа. Используя нашу новую технику, мы будем способен понять, как происходят эти изменения и что они могут означать для будущего каждой клетки ».
Д-р Оливер Стегле, руководитель группы Европейского института биоинформатики (EMBL-EBI) и один из ведущих ученых по этому исследованию, сказал: «Наш метод сочетает в себе точные биологические исследования и сложные вычислительные подходы для интеграции нескольких аспектов клеточной биологии. Это предложит нам уникальное понимание взаимосвязи между эпигенетикой и активностью генов и поможет нам лучше понять процессы, которые превращают одну клетку во множество различных типов клеток в организме ».