Forskere forbedrer metode, der forbinder genomet til at fungere for miljømæssige enkeltceller

Celler er lidt nemmere at forstå, takket være forbedret teknologi udviklet af et team af forskere baseret i Kina. Ved at bruge en metode kaldet Raman-aktiveret celleudstødning og sekventering (RACE-Seq), forskerne var i stand til at forbedre succesen med at identificere og sekventere individuelle celler fra vores miljøer for at forstå cellernes funktioner.

De offentliggjorde deres resultater for nylig i Analytisk kemi .

"RACE-Seq er en nyttig teknologi til at identificere, isolere og sekventere enkelte celler med særlig funktion fra omgivelserne, " sagde SU Xiaolu, papirforfatter og en forsker ved Single-Cell Center i Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS). "Imidlertid, succesraten og kvaliteten af ​​RACE-Seq har været ret lav for miljøprøver."

Enkeltcellede Raman-sorterings- og sekventeringsværktøjer såsom RACE-Seq hjælper forskere med at forstå de mekanistiske forbindelser mellem funktionen og genetiske komponenter i individuelle celler i naturen. For genetisk varierede miljøer, såsom jord fundet i miljøet, RACE-Seq gør det muligt for cellerne at blive sorteret baseret på deres funktionelle roller uden at beskadige dem, og få deres genom sekventeret for at etablere disse mekaniske forbindelser mellem genetik og funktion.

Under RACE-Seq, celler anbringes på en mikrochipoverflade og lufttørres umiddelbart før de bestråles med laser. Celler identificeret med den funktion, som de sorteres for, identificeres og skubbes ud i en modtagebrønd på en anden chip. Cellerne brydes derefter fra hinanden, og deres genetiske materiale behandles for at bestemme den underliggende mekaniske forbindelse til den særlige funktion af interesse.

Tidligere, denne metode kunne producere omkring 20% ​​dækning af genomet for individuelle E. coli-celler. Nu, forskerne har forbedret metoden, så dækningen når omkring 50%.

SU og hans team fandt ud af, at justering af laserens energiinput hjalp med at beskytte cellerne for at give bedre output. De fandt også ud af, at ændring af varigheden, temperatur eller andre aspekter af de andre trin hjalp ikke med at forbedre outputtet.

For at løse dette problem, forskerne tilføjede olie, før de forstærkede DNA'et fra sorterede celler. Denne enkle, men elegante operation reducerer sådanne skadelige virkninger af Raman-bestråling og øger i høj grad fuldstændigheden af ​​genomerne. I øvrigt, for jordmikrobiota, som måske er de mest komplekse mikrobielle samfund i naturen, denne nye protokol forbedrer dramatisk den eksperimentelle succesrate for RACE-Seq.

"Vores resultater giver en praktisk løsning til at forbedre RACE-Seq ydeevne, og bør derfor gøre denne teknik mere tilgængelig for de mange laboratorier, der er interesserede i enkeltcelle-sekventering rundt om i verden, " sagde XU Jian, direktør for Single-Cell Center.

Forskerne bemærkede også, at RACE-Seq stadig ikke er i stand til at producere genomer af god kvalitet ved præcis én-celle opløsning fra miljøprøver. De introducerer nye teknologier, der kan nå det ultimative mål om funktionelt at sortere og sekventere hver mikrobiel celle fra naturlige miljøer.