09.10.2013 | Наука

Впервые удалось визуализировать активность генов в тысячах отдельных клеток

Команда исследователей из университета Цюриха представила миру новую методику, которая поможет значительно улучшить результаты фундаментальных биомедицинских исследований и диагностической работы.

Эта технология является принципиально новым способом визуализации активности генов в единичных клетках. Метод настолько эффективен, что позволяет впервые в истории науки параллельно изучать экспрессию тысяч генов в десятках тысяч единичных клеток человеческих тканей. Так, новая методика показала, что пространственная организация молекул и активность генов сильно варьируется даже в соседствующих клетках.

Каждый раз, когда в клетках активизируется некий ген, запускается производство так называемых молекул-транскриптов, которые обеспечивают доступ клетки к генам в ДНК. Определение активности генов является очень сложной и монотонной, но совершенно необходимой работой. Она особенно важна при диагностике рака.

Сегодня учёные подсчитывают количество произведённых транскриптов для измерения генной активности. Но когда речь идёт об измерении активности тысяч генов в десятках тысяч единичных клетках, этот способ бессилен. К тому же, он не помогает вычислить пространственную организацию транскриптов внутри единичной клетки, а эта информация необходима как для фундаментальных исследований, так и в практической медицине.

Профессор Лукас Пелькманс (Lucas Pelkmans) из университета Цюриха предложил новую, намного более эффективную методику, основанную на визуализации. В её основе лежит полностью автоматизированная процедура, которая позволяет одновременно измерить как пространственную организацию транскриптов, так и их количество в единичных клетках. При этом параллельно можно анализировать деятельность десятков тысяч таких клеток, а информация будет оставаться одинаково достоверной.

Как пишут сами авторы методики в своей статье, опубликованной в журнале Nature Methods, вместе с этой разработкой открывается возможность проникнуть в саму суть активности отдельных генов. Это расширяет возможности генетики, биологии и медицины.

Если технологию с уверенностью можно назвать эффективной, то простой её назвать никак нельзя. Она основана на комбинированной работе роботов, автоматического флуоресцентного микроскопа и суперкомпьютера.

"Робот помогает нам окрашивать произведённые в ходе активности гена транскрипты. Затем автоматизированный флуоресцентный микроскоп запечатлевает ярко светящиеся молекулы, а наш супекомпьютер Brutus анализирует эти изображения", — поясняет один из авторов разработки Томас Штёгер (Thomas Stoeger).

Анализ новых данных показал, что отдельные клетки (даже соседствующие) отличаются по активности генов. Учёные изначально подозревали, что увидят высокую вариативность в количестве произведённых транскриптов, но сюрпризом было то, что пространственная организация этих молекул также была очень изменчива внутри единичных клеток и различна в нескольких соседних клетках. Получается, что молекулы-транскрипты адаптируются к различным моделям.

"Мы поняли, что гены с аналогичными функциями также показывают одинаковую вариативность в производстве транскриптов. Это сходство повышает изменчивость в количестве произведённых транскриптов, а также позволяет прогнозировать функции отдельных генов", — говорит Штёгер.

Учёные полагают, что модели организации транскриптов являются своеобразными контрмерами против вариативности количества этих молекул. Эти модели как раз и отвечают за надёжность и постоянство биологических внутриклеточных процессов.

"Помимо фундаментальных исследований, наш метод пригодится в изучении рака: новая технология позволяет сопоставить активность генов в пределах одной клетки раковой опухоли", — подчеркивает важность своей разработки Пелькманс в пресс-релизе.

Вести.Ru

Фотогармошка 300х250
Аккерманская крепость
Адвокат