روش جدید تصویربرداری می تواند تحقیقات بیان ژن را متحول کند

می گویند یک عکس ارزش هزار کلمه را دارد.

روش جدیدی که توسط محققان دانشگاه میشیگان ابداع شده است، تصاویری به ارزش چندین گیگابایت داده ایجاد می‌کند که می‌تواند روشی را که زیست‌شناسان برای مطالعه بیان ژن متحول می‌کنند، ایجاد کند. Seq-Scope که توسط Jun Hee Lee، Ph.D.، Hyun Min Kang، Ph.D.، و همکارانشان توسعه داده شد، برای اولین بار در Cell در سال 2021 به عنوان اولین روش برای تجزیه و تحلیل بیان ژن با وضوح فضایی در مقیاس زیر میکرومتر توصیف شد.

برای مقایسه، عرض یک تار موی انسان از 20 تا 200 میکرومتر متغیر است.

از آن زمان، تیم Seq-Scope را بهبود بخشیده و آن را همه‌کاره‌تر، مقیاس‌پذیرتر و در دسترس‌تر کرده است که به تازگی در Nature Protocols منتشر شده است. علاوه بر این، همین گروه الگوریتمی را برای تجزیه و تحلیل داده های فضایی با وضوح بالا از Seq-Scope و تکنیک های دیگر، به نام FICTURE، که در روش های طبیعت

اساساً، ما ماشین‌های توالی‌یابی DNA را هک می‌کنیم و به آن‌ها اجازه می‌دهیم تمام کارهای سخت را انجام دهند.»

هیون مین کانگ، دکترا، استاد آمار زیستی، دانشکده بهداشت عمومی UM

محققان از این ماشین‌ها برای تولید بازخوانی‌های رونوشت استفاده می‌کنند که مجموعه‌ای از تمام RNA رونویسی شده از ژن‌ها در یک سلول یا بافت معین است. به‌طور سنتی، زیست‌شناسانی که ژن‌های درون یک سلول یا بافت را مطالعه می‌کنند، باید با این واقعیت مخالف باشند که رونوشت حاوی ده‌ها هزار یا بیشتر ژن بیان‌شده است، آن‌قدر که نمی‌توان بدون کمک کامپیوتر، سر یا دم ایجاد کرد، وقتی میلیون‌ها سلول نیز درگیر هستند.

لی، استاد فیزیولوژی مولکولی و یکپارچه در دانشکده پزشکی دانشگاه مریلند، می‌گوید: «مشکل به طور سنتی این است که هیچ روش محاسباتی وجود ندارد که به ما اجازه دهد این مجموعه داده‌ها را با وضوح میکروسکوپی درک کنیم.

روش اثبات مفهوم لی و کانگ، Seq-Scope، نشان داد که یک ماشین توالی‌یابی می‌تواند برای تولید فایل‌های رونویسی با تفکیک فضایی مورد استفاده مجدد قرار گیرد، و دانشمندان را قادر می‌سازد تا ببینند که چگونه و کجا یک ژن در وضوح میکروسکوپی بیان می‌شود. این تیم بعداً Seq-Scope را مقرون به صرفه تر کرد و هزینه پروفایل فضایی با وضوح بالا را از بیش از 10000 دلار به تنها 500 دلار کاهش داد.

علاوه بر این، روش جدید FICTURE به محققان اجازه می‌دهد تا مقادیر عظیمی از داده‌ها را با کنار هم قرار دادن داده‌های محیطی برای استنتاج دقیق‌تر در سطح میکرومتر تجزیه و تحلیل کنند. با انجام این کار، آنها نشان دادند که می توانید بدون هیچ گونه سوگیری تشخیص دهید که نسخه های سلول در کجا قرار دارند.

این روش تصاویر بسیار دقیقی از بافت ها و سلول ها از تجزیه و تحلیل وضوح میکروسکوپی ایجاد می کند.

به عنوان مثال، با تجزیه و تحلیل سنتی، “حتی اگر شما تقسیم بندی سلولی داشته باشید، اگر دقیقاً ندانید کدام سلول ها در حال تکثیر و رنگ آمیزی هستند، تجزیه و تحلیل می تواند گمراه کننده یا نامشخص باشد.”

برای مثال، با استفاده از FICTURE، می‌توانید ببینید که بافت ماهیچه‌ای اسکلتی از جنین موش در حال رشد به سلول‌های ماهیچه‌ای مخطط بلند از مایوبلاست‌ها تمایز می‌یابد.

لی گفت: «ما ایمیل‌های زیادی از شرکت‌ها و سایر محققین دریافت می‌کنیم که قبلاً تصور می‌کردند قادر به انجام چنین آزمایش‌ها و تحلیل‌هایی نیستند.»

دپارتمان ژنومیکس پیشرفته UM مقاله پروتکل Seq-Scope را با همکاری با بهبود استفاده از توالی‌سنجی‌های DNA کمک کرد. این مرکز اکنون در تلاش است تا روش Seq-Scope را با هدف انتشار این فناوری در UM و جامعه علمی گسترده‌تر، در دسترس‌تر کند.

دکتر اولیویا کویس، مدیر AGC، گفت: «این دقیقاً همان فناوری است که ما می‌خواهیم تا آنجا که ممکن است به آزمایشگاه‌ها بیاوریم، چه در اینجا در UM و چه فراتر از آن».

“هدف ما این است که محققان بیشتری را با قابلیت‌های پیشرفته رونویسی فضایی توانمند کنیم.”

لی و کانگ در مرحله بعد امیدوارند راهی برای دسترسی بیشتر به این روش برای محققان ایجاد کنند و آنها را قادر به مطالعه بیان ژنومی از ابتدا تا انتها کند.

کانگ گفت: “من فکر می کنم برای محققان محاسباتی و تجربی مهم است که با یکدیگر برای تولید انواع داده ها و روش های جدید کار کنند. این نمونه خوبی از این نوع همکاری است.”