Utrechtse onderzoekers ontwikkelen methode voor identificatie van zeldzame cellen

21 augustus 2015

Onderzoekers van het Hubrecht Instituut uit Utrecht hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor de identificatie van zeldzame celtypen bij single-cell mRNA sequencing. Met behulp van het nieuwe algoritme, genaamd RaceID, kunnen zeldzame celtypen in gezond en ziek weefsel gemakkelijker geïdentificeerd worden. Het onderzoek, mogelijk gemaakt dankzij NWO Vici financiering, is op 19 augustus 2015 online gepubliceerd op de website van Nature.

Om goed te begrijpen hoe een orgaan werkt, is het belangrijk om alle kenmerken van verschillende celtypen binnen een orgaan te begrijpen. Onderscheid maken tussen verschillende celtypen wordt gedaan door het meten van genexpressies. De opkomst van advanced single-cell mRNA sequencing heeft de meting van duizenden genexpressies van een cel mogelijk gemaakt. Op deze manier kan een vingerafdruk van een cel gemaakt worden, het genexpressieprofiel, genaamd een transcriptoom.

Maar de expressie van een gen binnen een cel kan erg variëren en de experimentele procedure om het transcriptoom te sequencen zorgt voor nog meer variatie. Dit maakt de identificatie van celtypen erg moeilijk, vooral van zeldzame celtypen die weinig voorkomen in een orgaan. Terwijl juist dit belangrijk is voor een beter begrip van ziek en gezond weefsel, omdat zeldzame celtypen een belangrijke functie binnen een orgaan kunnen hebben. Bijvoorbeeld stamcellen, die de basis zijn van alle celtypen binnen een orgaan, zijn over het algemeen zeldzaam.

RaceID

De onderzoekers hebben een algoritme ontwikkeld dat zeldzame cellen identificeert in complexe celpopulaties. Dit algoritme, genaamd RaceID, hebben de onderzoekers gebruikt om gekweekte mini-darmen (organoids) te onderzoeken. In deze organoids ontdekten de onderzoekers een nieuwe subpopulatie van hormoonproducerende darmcellen. Deze enteroendocrine cellen zijn belangrijk voor darm homeostase en zijn derhalve cruciaal voor de spijsvertering van de darm.

In de toekomst kan RaceID gebruikt worden om zeldzame celtypen en hun markergenen te ontdekken. Door alle celtypen te kennen van biologische systemen, zoals organen, krijgen we meer inzicht in hoe deze systemen werken en kan daarmee een basis gelegd worden voor de behandeling van ziekten.

Hoofdauteur van de Nature publicatie is Alexander van Oudenaarden, algemeen directeur van het Hubrecht Instituut, senior groepsleider en professor in de kwantitatieve biologie van genregulatie bij het UMC Utrecht en de Universiteit Utrecht.

Nature, Single-cell messenger RNA sequencing reveals rare intestinal cell types

Bron: Universiteit Utrecht

Kenmerken

Wetenschapsterrein

Aard- en Levenswetenschappen

Programma

Vernieuwingsimpuls

Speerpunt

Talent Vrij onderzoek