Spinn-off École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) Alithea Genomics vo Švajčiarsku vyvinul systém, ktorý umožňuje vedcom jednoducho označiť hromadné vzorky RNA molekulárnymi čiarovými kódmi, aby ich mohli spracovať stovky v jedinej skúmavke. Technológia sľubuje dramatické skrátenie a zefektívnenie prípravy vzoriek na sekvenovanie RNA, čo umožní nové aplikácie tejto technológie, ako je objavovanie biomarkerov a vývoj liekov.

Sekvenovanie RNA sa stáva kľúčovou súčasťou procesu vývoja nových liekov a objavovania biomarkerov, ktoré indikujú prítomnosť určitých ochorení. Vyzbrojení snímkou ​​vlákien RNA – poslov, ktoré prenášajú informácie o DNA – môžu vedci postupne dekódovať vnútrobunkový „jazyk“, odhaliť anomálie a naučiť sa ich opravovať. Aby bolo možné získať prehľadné štatistiky, trénovať systémy umelej inteligencie na identifikáciu abnormalít a urýchliť výskum a vývoj, je potrebný nový prístup – taký, ktorý umožní generovanie „veľkých údajov o RNA“, aby bolo možné určiť funkčný stav tisícov vzoriek profilovaných a porovnávaných súčasne, za zlomok času a nákladov.

Tu prichádza na scénu technológia vyvinutá spin-offom EPFL Alithea Genomics. „Označuje“ vlákna RNA zo stoviek vzoriek, čo umožňuje ich analýzu v jedinej skúmavke namiesto stoviek skúmaviek! Tento proces je 25-krát lacnejší ako bežné metódy a skracuje čas potrebný na sekvenovanie stoviek vzoriek z niekoľkých dní na niekoľko hodín. Startup, ktorý v súčasnosti zamestnáva sedem ľudí a v máji 2022 získal 1-milión CHF, sa pripravuje na spustenie nových produktov a rozšírenie výroby.

Použitie čiarových kódov na skrátenie časov sekvenovania RNA

Sekvenovanie novej generácie sa už dlho používa na analýzu DNA, ale je to zložitejšie použiť na RNA. Táto metóda zahŕňa kombináciu vzoriek z viacerých zdrojov a ich sekvenovanie v jedinom prechode, čo šetrí čas aj peniaze. Jedným z kľúčových krokov v tomto vysokorýchlostnom procese je príprava genómovej knižnice. V tomto štádiu sa pridávajú čiarové kódy – krátke, vopred určené sekvencie DNA – na identifikáciu fragmentov patriacich do rovnakej skupiny. Potom, keď boli fragmenty analyzované, môžu byť znova priradené k správnej vzorke pomocou špeciálneho softvérového programu. Tento systém funguje takmer rovnako ako systém triedenia batožiny na letisku, ktorý smeruje kusy batožiny do správneho lietadla.

Vedci sú zvyknutí pripravovať tieto druhy knižníc pre vzorky DNA pomocou štandardných súprav vybraných podľa typu bunky a príslušného systému sekvenovania. Ale s RNA, aj keď sú kroky procesu vo všeobecnosti podobné, vzorky sa zvyčajne analyzujú jeden po druhom, aby sa prekonali špecifické ťažkosti a inherentné zaujatosti. Avšak proces vyvinutý spoločnosťou Alithea Genomics, nazývaný Bulk RNA Barcoding and Sequencing (BRB-seq), ktorý bol opísaný v článku z roku 2021 v Genome Biology, umožňuje vedcom rýchlo a jednoducho pripraviť a čiarovo kódovať vzorky RNA na simultánne sekvenovanie až do 384 vzoriek v jednej skúmavke. Okrem zníženia nákladov a skrátenia doby analýzy proces spoločnosti Alithea výrazne znižuje množstvo potrebných plastov a chemických zlúčenín.

Po sekvenovaní vzorky pomocou konvenčných strojov sa údaje spustia prostredníctvom proprietárneho cloudového softvérového programu, ktorý priradí vlákna správnemu genómu. Ako uviedol Riccardo Dainese, generálny riaditeľ spoločnosti Alithea Genomics: „Náš softvér je momentálne dostupný online a je bezplatný pre všetkých používateľov BRB-seq.“

Priemysel, ktorý sa zaujíma o rýchly výskum s messenger RNA

BRB-seq vyvinulo Laboratórium systémovej biológie a genetiky EPFL (LSBG) na podporu vlastného výskumu po tom, čo skupina nebola schopná získať existujúcu technológiu, ktorá by vyhovovala jej potrebám. Metóda, ktorú teraz uvádza na trh spoločnosť Alithea, sa už použila na úspešnú analýzu adipocytovej mediátorovej RNA v rámci štúdie o expresii mitochondriálnych génov u ovocných mušiek s cieľom posúdiť účinnosť cielených protirakovinových terapií a získať nové pohľad do cirkadiánneho rytmu. O metódu odvtedy prejavili záujem aj ďalšie výskumné skupiny vrátane špičkových farmaceutických spoločností. Ako dodal Dainese: „Je veľmi vzrušujúce vidieť, že naša technológia začína otvárať dvere pre rozšírenú aplikáciu sekvenovania RNA mimo základného výskumu a smerom k priemyselným aplikáciám.“

Pretože systém Alithea umožňuje vedcom analyzovať oveľa viac vzoriek za danú cenu, otvára cestu k rozsiahlejším a reprodukovateľnejším experimentom. Všeobecnejšie povedané, aplikácia princípov veľkých dát na sekvenovanie RNA bude životne dôležitá na dosiahnutie rýchleho pokroku v transkriptomike, čo je oblasť, ktorá sa zameriava na štúdium transkriptómu – snímky všetkej messengerovej RNA v bunke v danom okamihu v čase. Na rozdiel od genómu organizmu (t. j. DNA obsiahnutej v jadre bunky), ktorý je vo všeobecnosti stabilný a špecifický pre daný organizmus, sa transkriptóm mení v závislosti od času, typu tkaniva a bunky a rôznych prostredí.

Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://actu.epfl.ch, zverejnené: 30. 6. 2022, autor: rpa