El análisis de células individuales tiene un enorme potencial para estudiar cómo las células individuales influyen en la enfermedad y responden al tratamiento, pero la falta de instrumentación rentable y fácil de usar sigue siendo un desafío. Como se describe en un estudio publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores del Centro del Genoma de Nueva York NYGC y la Universidad de Nueva York NYU han tomado medidas para facilitar un amplio acceso a la secuenciación de una sola célula mediante el desarrollo de un controlador de microfluidos impreso en 3D, portátil y de bajo costo. Para demostrar elUtilizando el instrumento en entornos clínicos, los investigadores desplegaron el dispositivo para estudiar el tejido sinovial de pacientes con artritis reumatoide AR en el Hospital for Special Surgery HSS.
En el estudio, los investigadores describen el dispositivo personalizado impreso en 3D, que, junto con sus componentes electrónicos y neumáticos, se puede obtener y ensamblar fácilmente por un costo total de aproximadamente $ 600, una fracción del costo de sistemas comerciales comparables.El dispositivo también ocupa un espacio reducido, no mucho más grande que una caja de pañuelos. "La mayoría de los instrumentos microfluídicos comerciales son muy costosos; como resultado, no todos los laboratorios tienen acceso a una tecnología emocionante para el análisis de células individuales", dijo William Stephenson PhD,Ingeniero de Investigación Senior en el Laboratorio de Innovación Tecnológica de NYGC, quien dirigió el desarrollo del instrumento y es el autor principal del estudio. "Diseñamos el instrumento para realizar microfluídica de gotas y, en particular, Drop-seq, una tecnología paralela masiva para ARN de una sola célula-secuenciación "
En colaboración con investigadores y médicos de HSS, líder mundial en investigación de reumatología y tratamiento de enfermedades, el grupo utilizó el instrumento para perfilar el tejido sinovial de los pacientes con AR. La AR es una enfermedad autoinmune que afecta al 1% de la población y está asociadacon inflamación dolorosa en las articulaciones. La causa precisa de la AR es indeterminada y confusa por la diversidad de células que se encuentran en las articulaciones inflamadas de los pacientes.
La portabilidad del controlador permitió que las muestras de pacientes se procesaran en el sitio e inmediatamente después de la cirugía, minimizando el manejo y el transporte para optimizar la calidad de la muestra. Los investigadores recolectaron muestras de cinco pacientes con AR por un total de 20,387 células y observaron los patrones de expresión de genes individuales para"Cada conjunto de datos nos dio la oportunidad de identificar subpoblaciones individuales de células que podrían impulsar la progresión de la AR, incluso si no se han caracterizado previamente", dijo Rahul Satija PhD, miembro de la facultad central de NYGC, profesor asistente de biologíaen NYU, y autor principal del estudio.
Al analizar el conjunto de datos completo y buscar grupos de células similares, los investigadores identificaron 13 grupos, que representan tanto poblaciones inmunitarias infiltradas como estromales inflamadas. De particular interés fueron distintos grupos de fibroblastos con patrones de expresión génica sorprendentemente diferentes ". Aproximadamente una hora despuésEscisión quirúrgica, las células individuales de los tejidos de los pacientes fueron marcadas para la secuenciación de células individuales. A partir de este trabajo, hemos clasificado subtipos de fibroblastos no reconocidos que pueden ser objetivos importantes de medicamentos para nuestros pacientes con AR ", dijo Laura Donlin, codirectora del HSSLaboratorio de medicina de precisión y profesor asistente en Weill Cornell Medicine, y autor principal del estudio. Los investigadores pudieron validar la presencia de estos grupos múltiples usando citometría de flujo, y descubrieron que también exhibían patrones de localización distintos con el tejido articular.
El conjunto de datos es un paso hacia la creación de un "atlas celular" integral para el tejido sinovial de pacientes con AR. En el futuro, los investigadores están recopilando datos de pacientes con AR adicionales, y su objetivo es obtener muestras de pacientes de otras afecciones artríticas como la artritis psoriásica yosteoartritis. Además, planean usar CITE-seq, una técnica también desarrollada en el Technology Innovation Lab en el NYGC, para clasificar con mayor precisión los tipos de células midiendo la presencia de proteínas de superficie además del transcriptoma. También imaginan esa tecnologíaserá útil para perfilar muestras que son difíciles de estudiar en un laboratorio estándar, como muestras altamente infecciosas en instalaciones de biocontención o muestras recolectadas en entornos de investigación de campo. Para facilitar su uso generalizado en la comunidad científica y médica, el instrumento ha sido completamente"de código abierto". Las instrucciones y los manuales de ensamblaje del instrumento se pueden encontrar en línea en el popular repositorio de microfluidosry Metafluidics metafluidics.org/devices/minidrops ."Esperamos que este instrumento disminuya los obstáculos asociados con la realización de experimentos de perfil de transcriptoma de células individuales en investigación básica y entornos clínicos", dijo el Dr. Stephenson.
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Materiales proporcionado por Centro del genoma de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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