改进的技术为生物医学基因组学研究提供了重大提升

哈佛大学的科学家们已经开发了一种彻底加速单细胞测序的方法，这是一个预先承诺为生物医学基因组学研究提供重大提升。

新方法结合了微流体和新软件来加速单细胞ATAC-SEQ，其鉴定了调节蛋白的开放和可访问的基因组的部分。详细在6月24日文章生物技术纯正的生物技术，创新是哈佛干细胞和再生生物学（HSCRB）和生物rad实验室研究人员之间合作的产品。

“我们缩放了它，所以我们可以以简单的方式在人类组织中概括许多细胞。该方法很简单，因此您可以在一天运行实验，开始完成。这将使研究人员能够在较短的时间内实现更多的时间，“学习高级作者杰森布纳罗斯特罗说，杰森布纳斯特罗说，兼助理教授的助理教授。

多年来，科学家们一直在尝试在其发展中不同时间在不同的细胞上打开和关闭基因，使得细胞可以进行特定功能。毕竟，所有生命都以单一的细胞开始，但迅速变成了万亿。第一个细胞中的基因组被复制到所有其余部分中，所以我们如何结束这么多不同的细胞类型？

单细胞测序转化了该研究领域，允许科学家研究inpidual细胞的基因，而不是大块组织，其含有许多不同的细胞类型。研究更大的样品可以在有希望的方向点指向研究人员，但不给出精确的见解。看着单细胞使细胞类型更容易区分细胞类型并发现瞬间基因驱动身体中的健康功能或疾病过程。

在这项研究中，研究人员专注于称为ATAC-SEQ的测序（用于使用测序的转座酶可接近染色质的测定）。每个人细胞含有两米的DNA，紧密包装到微观核中。ATAC-SEQ识别DNA的哪些部位被造成的蛋白质和可访问。

“这有点像打开一个多维手提箱，以便在衣服上拿到衣服，”哈佛大学的博士东博物馆和博士后的博士后研究员。“如果可以进入一部分基因组，则酶可以制造剪切并标记。然后我们找到所有标记的DNA的序列。“

基因由许多不同的蛋白质控制。例如，转录因子与一块DNA结合并帮助转动基因打开和关闭。存在无数的转录因子，每个人都识别并结合非常特异性的DNA序列。每个序列都称为图案，因为它是如此特定，它可以在ATAC-SEQ数据中标记。

ATAC-SEQ是由布纳斯特罗及其同事于2013年首次开发的，其使用现已在基因组学中无处不在 - 例如是人类细胞阿特拉斯计划理解和地区功能的重大努力。作为对这项工作的影响反映，麻省理工学院的技术评论将Buenrostro本周作为其2019年“创新者35岁以下的创新者”。

到目前为止，ATAC-SEQ一直是耗时和低效的过程，只有一小部分细胞产生可靠的结果。在以前的方法使其可以根据每次反应100个细胞，新方法轮廓50,000。

开发新方法的最大挑战之一是分离要研究的细胞。新方法使用微流体和液滴来解决此问题。

“我们在该方法上与Bio-Rad团队合作，”Duarte说。“设备的一个通道提供电池，另一个凸缘添加珠子 - 并且每个珠子具有条形码标签。他们见面的地方，有油 - 所以你得到了液滴。每个液滴都有一个电池和珠子。您可以将大量的单元格添加到设备中以获取inpied标记的单元格的数据。“

但是，由于任何计算生物学家都会告诉你，魔鬼是细节。

“理想情况下，您将在每个液滴中有一个珠子。但在实践中，为了确保每个细胞被标记，液滴最终可能有多于一个珠子，“联合领导作者以及布纳斯特罗的实验室的艺术与科学研究生研究生。“我们的新软件识别这些案例并合并它们，因此您可以识别可能起初看起来像许多的单个单元格。”

新方法已经支付了大型皮克。“由于实验和计算创新，我们现在可以获得95％放入机器的细胞的配置文件。拉雷说，这从大约20％到30％到20％到30％ - “。

“这种液滴方法将在所有领域的生物医学研究人员中可用，作为一种现成的技术，我真的很自豪，我们帮助它达到了这个阶段，”布纳罗托托，谁也是哈佛大学成员干细胞研究所。“在这项研究中，我们还在方法中开发了一种方法：条形码在另一层标记中添加了允许我们增加我们可以测定10倍或更多的细胞数。它更改了您可以提出的问题，您可以快速找到答案。我想我们现在要看到研究更快地走得更远。“

本研究通过Paul G. Allen Frientier Group，Chan Zuckerberg倡议和国家健康研究院获得了Allen尊敬的调查员计划的支持（NIH F31CA232670）。