Предыстория
Стремительное развитие технологий секвенирования одноклеточной и одноядерной РНК (sc/snRNA-seq) открыло беспрецедентные возможности для изучения клеточного разнообразия, однако существующие методы мультиплексирования образцов не отличаются масштабируемостью и точностью. Традиционные методы, основанные на использовании антител или штрихкодов на основе липидов, часто не позволяют равномерно маркировать клетки разных типов или видов, особенно в сложных клинических образцах. Эти ограничения — смещение в сторону определенных типов клеток, риск перекрестного загрязнения и потеря редких клеточных популяций — препятствуют проведению крупномасштабных исследований и внедрению их результатов в клиническую практику. Чтобы справиться с этими трудностями, команда под руководством профессора Ивэй Ли из Хуачжунского университета науки и технологии (HUST) разработала Toti-N-Seq — революционную технологию, основанную на универсальном присутствии N-гликанов на клеточных и ядерных поверхностях. Эта инновация, опубликованная в качестве заглавной статьи в Research (2025, DOI: 10.34133/research.0678), меняет подход исследователей к высокопроизводительному клеточному профилированию.
Прогресс в исследованиях
В основе Toti-N-Seq лежит искусственно созданный белок Stv-Fg, полученный в результате модификации природного гликан-связывающего белка Fbs1. Этот гибридный белок неселективно связывается со всеми типами N-гликанов, что позволяет универсально помечать клетки и ядра. Присоединив к Stv-Fg ДНК-штрихкоды, команда добилась точного мультиплексирования образцов без ограничений по типу клеток или виду. Экспериментальные проверки подтвердили его надёжность: проточная цитометрия показала эффективность маркировки на уровне 37,5 пМ для клеточных мембран и 75,0 пМ для ядер, при этом перекрёстное загрязнение составляло менее 2 % даже после длительного перемешивания образца.
При практическом применении Toti-N-Seq продемонстрировал исключительную точность. При использовании для секвенирования отдельных ядер общая точность классификации (OCA) составила 0,987, что выше, чем у традиционных методов на основе антител или липидов. Примечательно, что технология сохранила редкие клеточные популяции, такие как 0,5 % плазмоцитоидных дендритных клеток (pDC) в образцах периферической крови человека, при этом снизив частоту дублирования до 0,04 % для отдельных клеток и 0,02 % для ядер. Эти возможности были дополнительно проверены в ходе 12 экспериментов, в которых отклонения в соотношении образцов не превышали 4 %, что доказывает надёжность метода для крупномасштабных исследований.
Перспективы на будущее
Заглядывая в будущее, можно сказать, что платформа Toti-N-Seq призвана преобразовать как фундаментальные, так и прикладные исследования. Команда планирует увеличить количество мультиплексов до 24 и более, что позволит реализовать такие амбициозные проекты, как создание атласов клеток различных органов и высокопроизводительный скрининг лекарственных препаратов. Интеграция с эпигенетическими и протеомными инструментами позволит проводить многомерный анализ отдельных клеток, проливая свет на сложные регуляторные сети.
С клинической точки зрения способность Toti-N-Seq сохранять редкие клеточные субпопуляции делает его мощным инструментом для изучения микроокружения опухоли и прогнозирования реакции на иммунотерапию. В предстоящих многоцентровых исследованиях будет изучен его диагностический потенциал в группах пациентов с онкологическими заболеваниями. Помимо научных кругов, совместимость этой технологии с такими платформами, как микрофлюидика MobiNova, обещает упростить производственные процессы, ускорить разработку лекарств и тестирование на токсичность за счет стандартизированных и воспроизводимых протоколов.
Заключение
Toti-N-Seq — это прорыв в области геномики одноклеточных организмов, устраняющий давние проблемы с точностью и масштабируемостью мультиплексирования. Используя повсеместное распространение N-гликанов, команда профессора Ли создала универсальный инструмент, который позволяет работать с разными видами и типами клеток, сохраняя при этом биологические особенности. По мере внедрения этой технологии в клиническую и промышленную практику она может стать доступной для клеточного профилирования с высоким разрешением, что позволит делать открытия в области биологии развития и персонализированной медицины.
Источник:
Ссылка на журнал:
Ли, Ю., и др. (2025). Распознавание тоти-N-гликана обеспечивает универсальное мультиплексное секвенирование одноклеточной РНК.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся