单个细胞在前所未有的细节

研究人员已经开发出一种大规模测序技术称为基因组和转录组测序(G&T-seq)显示,同时,独特的基因组序列的单个细胞和单个细胞内基因的活动。

这项研究发表在《自然方法,实验首次建立了,当一个细胞失去或获得一份染色体在细胞分裂过程中,基因的DNA特定区域显示减少或增加表达式。虽然这基因研究人员长期以来一直认为,没有见过的。

组成我们的基因组的DNA代码可以在我们的身体每一个细胞。这是解码成一群细胞被称为RNA分子,提供指示特定细胞的蛋白质来执行特定的功能。转录组测序措施每个RNA分子在细胞的数量和提供了一个了解它的功能,不能获得通过观察DNA。

科学家现在可以看到细胞的DNA,包括持续的突变破坏受精卵的旅程,与同一细胞的RNA,而制定的所有DNA的指示,甚至错误。

“通过观察基因组和转录组并联在单个细胞,我们就可以开始看到的功能基因变异的后果是什么,“蒂埃里沃特教授说,一个相应的作者从KU鲁汶和维尔康姆基金会桑格研究所。“这项技术将使我们能够探测遗传异质性在正常和病变组织比以往任何时候都更深的提供小说的理解和疾病的正常发展;例如它会帮助我们更好地理解的多样性在肿瘤癌细胞出现,和治疗这种疾病的难度。”

G&T-seq领域是独一无二的,因为它允许高通量DNA和并行RNA-sequencing从单个细胞在各种各样的测序仪,虽然以前的审讯方法仅限于DNA或RNA的细胞,但不能两者兼得。

“可能会扩大这种方法是本研究最令人兴奋的元素之一,”伊恩•麦考利博士说,第一作者和通讯作者桑格研究所。“有意义的把握异质性的细胞组织,我们需要能够看基因组和转录组数据为成百上千的单个细胞。随着测序成本的持续下降,这些大型项目将变得更加可行,我们将开始看到,以前所未有的细节,构成人体组织细胞的多样性和生活史。”

为了测试的方法,研究人员排序两种不同细胞系来自同一个人;一个来自乳腺癌和一个来自正常的血细胞。正常细胞的结果显示,正如预期的那样,绝大多数有每个染色体的两个副本。然而,许多肿瘤细胞的缺失或获得的染色体,和他们的转录组明显不同于正常细胞。

研究人员还发现了一个以前未被注意的癌症相关的染色体融合在乳腺癌细胞系。在看到异常RNA数据,三个细胞的转录组进一步分析使用太平洋生物科学读测序机器。这些读数显示完整的融合转录本序列产生融合的两个基因在不同的染色体。因为相同的单个细胞的基因组测序在平行,两个不同的位置染色体融合,生成新记录,可以检测到。

并行序列数据的一个意想不到的结果正常血细胞行展示了这种方法的潜力看,以前看不见的细节。虽然大多数细胞相似的数据,4个细胞被发现有三份染色体11;这是反映在RNA表达数据,山峰在11号染色体。与传统的测序,这些细胞将被忽视但科学家现在装备要求分钟这样的变化有什么影响细胞。

G&T-seq目前被用于更好地理解早期胚胎发育。在这项研究中,正常比较早期小鼠胚胎小鼠胚胎治疗诱发染色体missegregation的化学物质。再次,该方法显示,当一个细胞获得或失去一个染色体,甚至单个细胞分裂后,立即可以看到基因表达量的变化。

“使用这种方法,我们已经能够揭示细胞属性,不能单独被DNA或RNA序列,”克里斯桥教授说,一个相应的作者来自牛津大学和桑格研究所助理教员。”这种综合分析,我们也希望不久将包括表观遗传数据,让我们更全面的理解程度和正常发育和疾病过程中细胞异质性的进化。”