Genetische activiteit van levende cellen werd geregistreerd – wissenschaft.de

Onderzoekers hebben de mogelijkheden van genetische tests letterlijk tot het uiterste gedreven: met behulp van extreem fijne naalden kunnen ze met succes vloeistof uit individuele cellen afvoeren en hun genetische activiteit onderzoeken zonder ze daarbij te doden. Deze methode heeft daarom een ​​groot onderzoekspotentieel: afgenomen cellen kunnen op een later tijdstip opnieuw worden onderzocht om onder bepaalde omstandigheden veranderingen in activiteit vast te leggen. Wetenschappers hebben deze mogelijkheid al aangetoond aan de hand van het voorbeeld van immuun- en vetcellen.

Net als bij een soort harde schijf van een computer, dragen alle cellen van het lichaam de volledige genetische code van ons organisme. Ze verschillen echter in termen van de genetische “programma’s” waarin ze werken. Genen worden geactiveerd wanneer de betreffende code wordt omgezet in boodschapper-RNA. Deze informatievectoren modelleren vervolgens de kenmerken van de gespecialiseerde lichaamscellen van het organisme. Bovendien worden genen aan- of uitgeschakeld door specifieke stimuli, waardoor flexibele celinteracties mogelijk worden. Dit systeem is echter ook storingsgevoelig: als er iets misgaat met de genregulatie, kunnen er ziektes ontstaan.

Daarom hebben onderzoekers lange tijd manieren ontwikkeld om genactiviteit vast te leggen. Met behulp van zogenaamde single-cell RNA-sequencing was het zelfs mogelijk om patronen in de kleinste eenheden vast te leggen. De boodschapper-RNA-moleculen die in de celvloeistof aanwezig zijn, worden gedecodeerd en zo toegewezen aan de respectievelijke actieve gensequentie. Maar tot nu toe waren de methoden voor het opnemen van eencellig transcriptoom intrigerend: “De te onderzoeken cellen moeten worden geïsoleerd, opgelost en dus worden gedood”, zegt Julia Voorholt van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich (ETH). Hierdoor was het niet mogelijk om te bestuderen hoe de genetische activiteit van een bepaalde cel zich ontwikkelt. “Deze beperking werd voorheen als onvermijdelijk beschouwd”, zegt Voorholt.

READ  Elektronische technologische mobiliteit: opslagproblemen doemt op

Voorzichtig gebruikt voor training

Maar met de zogenaamde directe sequencing-methode, aangeboden door haar en haar collega’s, kan het transcriptoom nu worden opgenomen zonder de onderzochte cel te doden. Dit is mogelijk door minimaal invasieve bemonstering, zoals in een biopsie. De basis van deze methode is het FluidFM micro-injectiesysteem ontwikkeld bij ETH, dat kleine hoeveelheden vloeistof onder een microscoop aankan. Hiervoor worden microscopisch kleine kanaaltjes gebruikt. Voorholt en haar groep ontwikkelden eerder een methode om cellen te extraheren uit ’s werelds kleinste injectienaald’ waarmee kleine hoeveelheden vloeistof uit individuele cellen kunnen worden gehaald zonder ze te doden. In de huidige studie hebben ze nu aangetoond dat volledige eencellige kopieën kunnen worden gemaakt van monsters die op deze manier zijn verkregen: ze hebben met succes RNA uit dergelijke sporen van celvloeistof gelezen.

Om het potentieel van hun directe sequencing-methode aan te tonen, heeft het team met succes het transcriptoom van verschillende celtypen en toestanden geanalyseerd. Volgens de onderzoekers is het enkele feit dat de geanalyseerde cellen niet doodgaan een voordeel: “Je kunt de cellen die onder de microscoop worden genomen blijven observeren – hoe ze zich ontwikkelen en zich gedragen”, zegt Voorholt. Bovendien kunnen ze in hun fysiologische context worden gelaten. “De micro-omgeving en cel-cel interacties blijven bestaan”, zegt co-auteur Orane Guillaume-Gentil van ETH.

Detecteerbare genactiviteitsroutes

Belangrijk is dat Live-seq ook de activiteit van duizenden genen in een enkele cel in de loop van de tijd kan laten zien door middel van herhaalde metingen. “Op deze manier verandert eencellige analyse van het eindpunt naar de spatiotemporele analysemethode”, zegt Voorholt. Om dit te bewijzen, legden de onderzoekers de transcripten van individuele immuuncellen voor en na stimulatie met specifieke stoffen vast. Ze bestudeerden ook de activiteit van genen in vet-stromacellen – een soort stamcel – voor en nadat ze gedifferentieerd waren tot vetcellen. Ze waren in staat om met succes veranderingen in transcripten te identificeren.

READ  Ziekte van Menière: deze symptomen zijn typisch

Het wordt in wezen duidelijk dat de methode kan helpen bij het onderzoeken van nieuwe vragen die relevant zijn voor de biogeneeskunde. “Met Live-seq kunnen we nu bijvoorbeeld onderzoeken waarom bepaalde cellen differentiëren en zustercellen niet, of waarom sommige cellen resistent zijn tegen een kankermedicijn en andere niet”, senior auteur Bart Deblanc-Deblanc van de Zwitserse Confederatie legt uit De technologie in Lausanne heeft potentieel voor een nieuwe procedure.

Bron: Swiss Federal Institute of Technology Lausanne ETH Zürich, gespecialiseerd artikel: Natuur, doi: 10.1038/s41586-022-05046-9

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *