Написано AZoNano [19459009

Новый метод секвенирования на основе функций с использованием оптического пинцета и использования свойств гравитации позволяет исследователям анализировать клетки бактерий по одному. Исследование, проведенное исследователями из Института биоэнергетики и биотехнологии Циндао (QIBEBT) Академии наук Китая, было опубликовано в Small 9 июня.

Бактериальные клетки настолько крошечные, что было очень трудно анализировать только одну бактериальную клетку или бактерию за раз. В результате многие из них, иногда миллионы за один раз, должны анализироваться одновременно. Это многое говорит нам о группе в целом, но лишает исследователей возможности исследовать связь между генотипом отдельной бактерии, или полным набором генов, и его фенотипом, или набором характеристик, которые являются результатом взаимодействия его гены и окружающая среда.

Простой способ подумать о различии между генотипом и фенотипом состоит в том, чтобы отметить, что хотя генотип одного растения кукурузы может позволить ему вырасти на три фута, если не применять много удобрений, то фенотип растения кукурузы может заключаться в том, что вырос только до двух футов.

Анализ связи между генотипом и фенотипом прост для такого большого организма и очень полезен.

Подобные идеи о взаимоотношениях генотип-фенотип одной бактерии, не в последнюю очередь в отношении инфекционного заболевания, долгое время искались, но препятствовали размеру бактерии, длина которой обычно составляла всего несколько миллионных долей метра.

Исследователи из Центра одиночных клеток в QIBEBT разработали методику профилирования бактерий, называемую активируемой Раманом гравитационной инкапсуляцией и секвенированием в одной клетке, или секвенированием RAGE. В этой методике фенотипы отдельных клеток анализируются по одной, а затем тщательно упаковываются в «пиколитровую микрокапельку» (триллионную часть литра), которая экспортируется и индексируется по одной клетке на пробирку, готовой для последующего секвенирования генов. на.

Процесс включает в себя «чип» RAGE из двух кварцевых слоев, связанных вместе, которые имеют впускное отверстие, нефтяную скважину и микроканал, вытравленный в них. «Оптический пинцет», или высоко сфокусированный лазерный луч, который создает силу притяжения или отталкивания, управляет бактерией в жидкости через канал под действием силы тяжести.

Форма, структура и метаболические особенности бактерии – по существу, ее фенотип – затем исследуются через окно обнаружения с использованием «комбинационной спектроскопии», аналитического метода, который использует взаимодействие света с химическими связями в материале.

«Наконец, бактерия инкапсулируется в микрокапле, которая затем переносится в пробирку для секвенирования генов или культивирования клетки», сказал проф. М.А. Бо, соответствующий автор исследования.

Упаковка микрокапель чрезвычайно важна, так как она позволяет очень маленькому количеству ДНК амплифицироваться в одной бактериальной клетке очень равномерно, что является ключевой проблемой для полного декодирования ее генома, по словам аспиранта Сюэ Тенга в команде, которая разработала метод.

«Мы можем непосредственно из образца мочи получать признаки устойчивости к антибиотикам и практически полную последовательность генома одновременно из одной клетки. Это обеспечивает максимально возможное разрешение для бактериальной диагностики и лекарственного лечения», сказал проф. Сюй Цзянь, другой соответствующий автор исследования.

На основе этой технологии исследователи разработали инструмент под названием CAST-R для поддержки быстрого выбора антибиотиков и секвенирования генома патогенов, все на уровне одной клетки. Этот инструмент означает гораздо более быстрое и точное лечение антибиотиками, а также гораздо более высокую чувствительность в отслеживании и борьбе с устойчивостью к бактериальным антибиотикам, которая представляет собой серьезную угрозу для будущего человеческого общества.

Источник: http://english.cas.cn/