日本成功开发出单个细胞的RNA分离法

生命科学 2018年06月08日
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日本理化学研究所(以下简称理研)开拓研究本部的研修生Mahmoud N. Abdelmoez与东京大学研究生院理学系研究科特任助教小口祐伴、京都大学研究生院医学研究科特定助教饭田庆等人组成的联合研发小组,开发出了以微流体技术为基础的“单个细胞RNA分离法(SINC-seq法)”,能从一个细胞中分化出细胞核RNA和细胞质RNA,对各自的基因表达进行解析。此项研究成果通过了解基因表达的控制机理加速细胞生物学研究,有望应用于基因治疗、新药开发及微生物产业等领域。此前尚无从一个细胞中分化出核RNA和细胞质RNA,并对基因表达进行全面解析的技术。

联合研发小组开发出了SINC-seq法,通过控制微流路的电场和流动,能从一个细胞中分化出核RNA和细胞质RNA,并同步进行解读解析。经证实,利用该方法可以解析一个细胞内的RNA定位和基因表达的相关性。另外还证明,这些相关性与细胞周期和RNA剪接等生命功能密切相关。

此次的研究成果已于北京时间6月6日发布在英国科学杂志《基因组生物学》(Genome Biology)的在线版上。

SINC-seq法的概要

图1:SINC-seq法的概要

联合研发小组结合微流体工学和生命科学,构筑了能准确分离核和细胞质分子的系统,由此得以从一个细胞中对核RNA和细胞质RNA同步进行解析(图2)。

SINC-seq法的流程

图2:SINC-seq法的流程

该微流体系统拥有在微流路内捕捉单个细胞的流孔结构(流体通过的小孔)。捕捉到细胞后加载外部电场,通过在流孔结构附近形成的集中电场选择性地粉碎细胞膜,有效提取细胞质RNA,准确分离核RNA和细胞质RNA。该方法与2014年开发的方法相比,加载的电压可以降至前者的约20分之1左右。由此可以简化装置、使用导电性较高的细胞悬液等。另外,分离的核RNA和细胞质RNA通过微流体系统分别收回,并单独进行分析,由此可以全面了解基因的定位(图3A)。

通过SINC-seq法获得的同步RNA-seq结果示例

图3:通过SINC-seq法获得的同步RNA-seq结果示例

此外,作为示例,联合研发小组对核RNA和细胞质RNA还实施了同步解析,在一个细胞上调查了各RNA的基因表达模式所体现出来的相关性全貌。结果证明,从基因表达数据来看,核RNA和细胞质RNA的表达大体相关,利用核RNA-seq法解析一个细胞具有合理性。另外还发现,相关性比较高的基因群中含有大量与细胞周期有关的基因。另一方面,也存在一定数量的基因群没有观察到明确的相关性,或者逆相关,这些基因群可能具有RNA剪接等独特功能(图3B)。

SINC-seq法今后的应用

图4:SINC-seq法今后的应用

文 客观日本编辑部

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