Nieuwe sequencing-techniek brengt compleet RNA in individuele cellen in kaart

Single-cell sequencing van RNA stelt onderzoekers in staat om te bepalen welke genen in een individuele cel aan en uit staan. Dat doen ze door de mRNA-moleculen in de cel te meten. Als een mRNA-molecuul klaar is voor translatie, wordt het voorzien van een staart die bestaat uit een repeterende base, adenine of ‘A’. Onderzoekers kunnen deze poly-A-staart herkennen en krijgen daarmee inzicht in het transcriptoom van een cel: welke genen staan aan en uit?

Maar hoewel single-cell sequencing inmiddels bij het standaardrepertoire van laboratoriumtechnieken hoort, heeft deze techniek ook een beperking. Hij meet alleen mRNA-moleculen met een poly-A-staart – terwijl dat slechts een klein gedeelte behelst van alle RNA’s die aanwezig zijn in een individuele cel.

Totaalplaatje
Wetenschappers van het Hubrecht Institute en de University of Cambridge hebben een techniek ontwikkeld om alle RNA-moleculen te meten met single-cell sequencing, zelfs als ze geen poly-A-staart hebben. Voor deze techniek, die zij Vast Transcriptome Analysis of Single cells by dA-tailing (VASA-seq) noemen, voorzien ze met een bacterieel enzym alle RNA-moleculen van een poly-A-staart. Deze moleculen kunnen vervolgens worden gemeten met een gewone single-cell sequencing-analyse. Op die manier kan VASA-seq zorgen voor een momentopname van het totaalplaatje aan RNA-moleculen in een individuele cel, inclusief niet-coderende RNA’s.

Hogere resolutie
Deze nieuwe methode stelt wetenschappers niet alleen in staat om onderzoek te doen naar alle soorten RNA in een cel, maar ook om processen te meten waarbij geen RNA betrokken is dat daadwerkelijk codeert voor een eiwit. Daarbij valt te denken aan de vorming van histonen, de eiwitten die een rol spelen bij het oprollen van DNA. Ook kunnen zij splicing, het proces waarbij stukken uit het RNA worden geknipt voordat de translatie plaatsvindt, in kaart brengen dankzij VASA-seq. Bovendien zorgt de techniek voor een hogere gevoeligheid van single-cell sequencing, omdat alle RNA’s uit de cel worden gemeten. Daardoor kan er meer RNA gedetecteerd worden.

Baanbrekend
De veelzijdigheid van VASA-seq is baanbrekend, zegt Alexander van Oudenaarden, onderzoeksleider en directeur bij het Hubrecht Institute. ‘Voorheen konden we slechts een klein gedeelte van het RNA meten. Nu we het volledige transcriptoom kunnen meten, kan dat leiden tot meer kennis over hoe celtypes worden gedefinieerd.’ In het Hubrecht Institute wordt VASA-seq al standaard gebruikt, zegt Van Oudenaarden. ‘Wij combineren de techniek al met andere analyses op het gebied van epigenetica en translatie.’

Publicatie
High-throughput total RNA sequencing in single cells using VASA-seq. Fredrik Salmen*, Joachim De Jonghe*, Tomasz S. Kaminski, Anna Alemany, Guillermo Parada, Joe Verity-Legg, Ayaka Yanagida, Timo N. Kohler, Nicholas Battich, Floris van den Brekel, Anna L. Ellermann, Alfonso Martinez Arias, Jennifer Nichols, Martin Hemberg, Florian Hollfelder & Alexander van Oudenaarden. Nature Biotechnology 2022.
DOI: 10.1038/s41587-022-01361-8
*deze auteurs hebben evenveel bijgedragen