В исследовании исследователи описывают изготовленное на 3D-принтере индивидуальное устройство, которое, вместе с его электронными и пневматическими компонентами, можно легко получить и собрать за общую стоимость около 600 долларов, что составляет небольшую часть стоимости сопоставимых коммерческих систем. Устройство также занимает небольшую площадь, не намного больше коробки для салфеток. «Большинство коммерческих микрофлюидных инструментов очень дороги; в результате не каждая лаборатория имеет доступ к интересным технологиям для анализа отдельных клеток», — сказал Уильям Стивенсон, доктор философии, старший инженер-исследователь лаборатории технологических инноваций Нью-Йорка, который руководил разработкой инструмента. и является ведущим автором исследования. «Мы разработали инструмент для выполнения капельной микрофлюидики и, в частности, Drop-seq, технологии массового параллелизма для секвенирования РНК отдельных клеток».
В сотрудничестве с исследователями и клиницистами из HSS, мирового лидера в области ревматологических исследований и лечения заболеваний, группа использовала инструмент для профилирования синовиальной ткани суставов пациентов с РА. РА — это аутоиммунное заболевание, поражающее 1% населения и связанное с болезненным отеком суставов. Точная причина РА не определена и запутана из-за разнообразия клеток, обнаруженных в опухших суставах пациентов.Портативность контроллера позволяла обрабатывать образцы пациентов на месте и сразу после операции, сводя к минимуму манипуляции и транспортировку для оптимизации качества образцов.
Исследователи собрали образцы у пяти пациентов с РА, общее количество которых составляет 20 387 клеток, и изучили индивидуальные паттерны экспрессии генов для каждой клетки. «Этот набор данных дал нам возможность идентифицировать отдельные субпопуляции клеток, которые могут способствовать прогрессированию РА, даже если они не были ранее охарактеризованы», — сказал Рахул Сатия, доктор философии, член основного преподавателя NYGC, доцент кафедры биологии Нью-Йоркского университета. и старший автор исследования.Анализируя полный набор данных и ища кластеры похожих клеток, исследователи определили 13 групп, представляющих как инфильтрирующие иммунные, так и воспаленные стромальные популяции.
Особый интерес вызвали отдельные группы фибробластов с совершенно разными паттернами экспрессии генов. «Примерно через час после хирургического удаления отдельные клетки из тканей пациента были помечены для одноклеточного секвенирования. На основании этой работы мы классифицировали нераспознанные подтипы фибробластов, которые могут оказаться важными мишенями для лекарств для наших пациентов с РА», — сказала Лаура Донлин, Co — Директор лаборатории точной медицины HSS и доцент Weill Cornell Medicine, а также ведущий автор исследования. Исследователи смогли подтвердить наличие этих множественных групп с помощью проточной цитометрии и обнаружили, что они также демонстрируют различные паттерны локализации в суставной ткани.Набор данных является шагом к созданию всеобъемлющего «клеточного атласа» синовиальной ткани пациентов с РА.
Двигаясь вперед, исследователи собирают данные от дополнительных пациентов с РА и стремятся получить образцы пациентов с другими артритическими состояниями, такими как псориатический артрит и остеоартрит. Кроме того, они планируют использовать CITE-seq, метод, также разработанный в лаборатории технологических инноваций в Нью-Йорке, для более точной классификации типов клеток путем измерения присутствия поверхностных белков в дополнение к транскриптому. Они также предполагают, что технология будет полезна для профилирования образцов, которые трудно исследовать в стандартной лаборатории, например, высокоинфекционных образцов в объектах биологического сдерживания или образцов, собираемых в условиях полевых исследований.
Чтобы облегчить его широкое использование в научном и медицинском сообществе, этот инструмент имеет полностью открытый исходный код. Инструкции и руководства по сборке инструмента можно найти в Интернете в популярном репозитории микрофлюидики Metafluidics (metafluidics.org/devices/minidrops). «Мы надеемся, что этот инструмент снизит препятствия, связанные с проведением экспериментов по профилированию одноклеточного транскриптома в фундаментальных исследованиях и клинических условиях», — сказал д-р Стивенсон.