Около 30 000 генов, составляющих человеческий геном, содержат жизненно важные для жизни инструкции. Тем не менее, каждая из наших клеток в повседневном функционировании экспрессирует только часть этих генов. Например, разница между клеткой сердца и клеткой печени определяется тем, какие гены экспрессируются, а правильная экспрессия генов может означать разницу между здоровьем и болезнью.

До недавнего времени исследователи, изучающие гены, лежащие в основе заболевания, были ограничены, потому что традиционные методы визуализации позволяют изучать только несколько генов за раз.

Новый метод, разработанный доктором философии Джун Хи Ли и его командой из Медицинской школы Мичиганского университета, входящей в состав Michigan Medicine, использует высокопроизводительное секвенирование вместо микроскопа для получения сверхвысоких значений. изображения с разрешением экспрессии генов из тканевого слайда.

Технология, которую они называют Seq-Scope, позволяет исследователю видеть каждый экспрессируемый ген, а также отдельные клетки и структуры внутри этих клеток с невероятно высоким разрешением: 0,6 микрометра или в 66 раз меньше человеческого волоса. современные методы на несколько порядков.

Когда патологоанатом получает образец ткани, он окрашивает его и рассматривает под микроскопом – так они диагностируют болезнь. Вместо этого с помощью нашего нового метода мы создали микропроцессор, на который можно накладывать образец ткани и упорядочивать все в нем штрих-кодом с пространственными координатами ».

Джун Хи Ли, доктор философии, A доцент кафедры молекулярной и интегративной физиологии

Каждый так называемый штрих-код состоит из нуклеотидной последовательности – структуры A, T, G и C – обнаруженной в ДНК. Используя эти штрих-коды, компьютер может определять местонахождение каждого гена в образце ткани, создавая подобную Google базу данных всех мРНК, транскрибированных из генома.

«Люди пытались сделать это с помощью других методов, таких как микропечать, микрошарики или микрофлюидные устройства, но из-за технологических ограничений их разрешение составляло 20–100 микрометров. При таком разрешении вы действительно не можете увидеть уровень детализации, необходимый для диагностики заболеваний ", – сказал Ли.

Ли добавляет, что эта технология может создать беспристрастный систематический способ анализа генов.

«Когда бы мы ни занимались наукой, нам приходилось выдвигать гипотезу о роли двух или трех генов, но теперь у нас есть данные по всему геному в микроскопическом масштабе и гораздо больше знаний о том, что происходит внутри этого пациента или модельного животного. ткани "

Эти знания могут быть использованы для понимания того, почему одни пациенты реагируют на определенные лекарства, а другие – нет, – сказал Ли.

Команда продемонстрировала эффективность этого метода, используя нормальные и больные клетки печени, успешно идентифицируя умирающие клетки печени, окружающие их воспаленные иммунные клетки и клетки печени с измененной экспрессией генов.

«Эта технология действительно показала многие известные патологические особенности, которые люди обнаружили ранее, но также и многие гены, которые регулируются новым способом, который ранее не был известен», – сказал Ли. «Технология Seq-Scope в сочетании с другими методами секвенирования РНК одной клетки может ускорить научные открытия и может привести к новой парадигме в молекулярной диагностике»