TOTI-N-SEQ průlom umožňuje univerzální a škálovatelný profil s jedním buňkami

Pozadí

Rychlý pokrok sekvenování jednobuněčných a jednobuněčných a jednobuněčných sekvenování RNA (SC/SnRNA-seq) otevřel bezprecedentní okna do buněčné rozmanitosti, ale stávající metody pro multiplexní vzorky zápasí se škálovatelností a přesností. Tradiční techniky spoléhající se na protilátky nebo čárové kódy na bázi lipidů často nedokážou rovnoměrně označit buňky u různých typů nebo druhů, zejména ve složitých klinických vzorcích. Tato omezení-zkreslení typu buněk, rizika křížové kontaminace a ztráta vzácných buněčných populací-upravují rozsáhlé studie a klinický překlad. K překonání těchto výzev má tým vedený profesorem Yiwei Li na Huazhong University of Science and Technology (HUST) průkopníkem Toti-N-Seq, průkopnickou technologii, která využívá univerzální přítomnost N-glykanů na buněčných a jaderných površích. Publikováno jako titulní příběh v Výzkum (2025, doi: 10,34133/výzkum.0678), tato inovace předefinuje, jak vědci přistupují k vysoce výkonnému buněčnému profilování.

Pokrok výzkumu

V srdci Toti-N-Seq leží inženýrský protein, STV-FG, odvozený z modifikace přirozeného proteinu vázajícího se na glykan FBS1. Tento fúzní protein se váže nevěřeně na všechny typy N-glykanů, což umožňuje univerzální značení buněk a jádra. Připojením čárových kódů DNA k STV-FG tým dosáhl přesného vzorku multiplexování bez omezení typu buněk nebo druhů. Experimentální validace podtrhují jeho robustnost: průtoková cytometrie odhalila efektivitu značení již od 37,5 pm pro buněčné membrány a 75,0 pm pro jádra, s křížovou kontaminací pod 2% i po prodloužení míchání vzorku.

V praktických aplikacích toti-n-seq prokázal výjimečnou přesnost. Při aplikaci na sekvenování s jedním nukleusem dosáhl celkové přesnosti klasifikace (OCA) 0,987, čímž překonal konvenční metody založené na protilátkách nebo lipidech. Zejména technologie zachovávala vzácné buněčné populace, jako jsou 0,5% plazmacytoidní dendritické buňky (PDC) ve vzorcích lidské periferní krve, přičemž snižují rychlosti dubletu na 0,04% u jednotlivých buněk a 0,02% u jader. Tyto schopnosti byly dále validovány v experimentech s 12-plexem, kde odchylky poměru vzorků zůstaly pod 4%, což prokazuje svou spolehlivost pro velké studie.

Budoucí vyhlídky

Při pohledu dopředu je platforma Toti-N-Seq nastavena tak, aby transformovala základní i aplikovaný výzkum. Tým plánuje rozšířit svou multiplexní kapacitu na 24-plex nebo vyšší, což usnadňuje ambiciózní projekty, jako jsou atlasy mezi organy a vysoce výkonné screening léků. Integrace s epigenetickými a proteomickými nástroji umožní vícerozměrné analýzy s jedním buňkami a vrhá světlo na komplexní regulační sítě.

Klinicky je schopnost Toti-N-Seq udržet ji jako výkonný nástroj pro pitvu mikroprostředí nádorů a předvídání Imunoterapie odpovědi. Nadcházející studie s více centry prozkoumají jeho diagnostický potenciál u kohorty pacientů s rakovinou. Kromě akademické obce, kompatibilita technologie s platformami, jako je Mobinova mikrofluidika, slibuje zefektivnit průmyslové pracovní postupy, zrychlit vývoj léčiv a testování toxicity prostřednictvím standardizovaných, reprodukovatelných protokolů.

Závěr

Toti-n-seq představuje skok vpřed v jednobuněčné genomice, který se zabývá dlouhodobými překážkami v přesnosti a škálovatelnosti multiplexování. Využití všudypřítomnosti N-glykanů vytvořil tým profesora Li všestranný nástroj, který překlenuje druhy a typy buněk při zachování biologické nuance. Jak se technologie pohybuje směrem k klinickému a průmyslovému adopci, drží potenciál demokratizovat buněčné profilování s vysokým rozlišením, což zmocňuje objevy od vývojové biologie po personalizovanou medicínu.