Учёные научились следить за работой генов в живых клетках, не уничтожая их
Исследователи из Института Броуда и MIT разработали метод, позволяющий многократно отслеживать активность генов в живых клетках, не разрушая их для анализа. Клетки заставили самостоятельно упаковывать свою РНК в вирусоподобные частицы и выделять их во внешнюю среду. Благодаря этому учёные могут наблюдать, как работа генов меняется со временем.
Обычно для изучения транскриптома — совокупности молекул РНК, производимых клеткой, — её приходится разрушать. В результате исследователь получает только один «снимок» состояния клетки и уже не может проследить дальнейшие изменения в ней.
Команда Пола Блейни разработала новый метод, при котором живые клетки сами передают исследователям информацию об активности своих генов. Для этого клетки выделяют свою РНК во внешнюю среду внутри специально сформированных вирусоподобных частиц. Учёные модифицировали клетки млекопитающих таким образом, чтобы они производили структурный белок ретровируса. Этот белок способен захватывать клеточную РНК, окружать её белковой оболочкой и формировать вирусоподобные частицы.
Затем частицы отделяются от клеточной мембраны и попадают в питательную среду. Исследователям остаётся взять образец жидкости, выделить из него РНК и провести секвенирование. Сами клетки при этом продолжают жить.
Такой анализ можно повторять многократно и наблюдать, как меняется активность генов в одной и той же популяции клеток при созревании, воздействии лекарств или других внешних факторов.
Авторы проверили технологию на нескольких типах человеческих клеток, включая опухолевые и стволовые клетки, полученные из них нейрональные клетки, а также первичные клетки доноров. Метод работал и в культурах, где одновременно находились разные типы клеток. Специальные молекулярные метки позволяли определить, от какого типа клеток поступила РНК.
Особенно перспективной технология оказалась для сложных трёхмерных клеточных моделей, которые нежелательно разрушать ради анализа. Исследователи успешно применили её к сфероидам эндотелиальных клеток и системам «орган-на-чипе».
В последнем случае удалось многократно отслеживать экспрессию генов эндотелиальных клеток внутри устройства. Учёные обнаружили изменения активности генов, связанных с формированием сосудистых сетей, причём характер этих изменений зависел от происхождения поддерживающих клеток-фибробластов.
Технология может оказаться полезной при изучении развития заболеваний и действия лекарственных препаратов. Вместо сравнения разных клеток, уничтожаемых на отдельных этапах эксперимента, исследователи смогут наблюдать изменения одной и той же клеточной системы на протяжении длительного времени.
Пока метод предназначен прежде всего для анализа популяций клеток. Следующей задачей команды станет адаптация технологии для наблюдения за отдельными живыми клетками.
Исследование в журнале Cell.