Los científicos del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) han desarrollado una herramienta innovadora conocida como SDR-seq, diseñada para la secuenciación simultánea de ADN y ARN de células individuales. Esta tecnología innovadora tiene como objetivo aumentar la comprensión de las variantes genéticas relacionadas con enfermedades mediante la captura tanto de variaciones genómicas como de expresión genética dentro de la misma célula.
La herramienta aborda los desafíos de larga data que enfrentan los investigadores que buscan investigar la relación entre la herencia genética y diversas enfermedades. Históricamente, los científicos han notado un vínculo familiar con ciertas condiciones, pero han sido necesarios avances en genómica para dilucidar los factores genéticos específicos involucrados. SDR-seq aumenta significativamente la precisión y escalabilidad de los estudios unicelulares, lo que permite la exploración de regiones genéticas codificantes y no codificantes donde las variantes relacionadas con enfermedades son comunes.
Dominik Lindenhofer, investigador postdoctoral del Grupo Steinmetz del EMBL y autor principal de un artículo que describe la herramienta SDR-seq publicado en Métodos de la naturalezadestacó las limitaciones de las tecnologías anteriores. Tradicionalmente, los métodos unicelulares se han visto obstaculizados por problemas de bajo rendimiento y sensibilidad, centrándose principalmente en regiones codificantes expresadas del ADN. SDR-seq se distingue porque permite el análisis de variantes ubicadas en cualquier parte del genoma, proporcionando información esencial sobre muestras celulares complejas.
No se puede subestimar la importancia de comprender tanto las regiones codificantes como las no codificantes. Mientras que las regiones codificantes del ADN contienen genes que se transcriben en ARN y luego se traducen en proteínas, las regiones no codificantes poseen elementos reguladores que desempeñan un papel crucial en el desarrollo y la función celular. Sorprendentemente, más del 95% de las variantes genéticas relacionadas con enfermedades se encuentran dentro de estas regiones no codificantes. Las tecnologías anteriores carecían de la capacidad de analizar simultáneamente el ADN y el ARN de la misma célula, lo que dificultaba la exploración de estas regiones críticas del genoma.
Lindenhofer señaló que muchas variantes no descubiertas en regiones no codificantes están relacionadas con afecciones como cardiopatías congénitas, autismo y esquizofrenia. La herramienta SDR-seq se creó para llenar este vacío, permitiendo a los investigadores identificar variantes funcionales en su contexto genómico natural y evaluar su influencia en la progresión de la enfermedad.
El proceso SDR-seq utiliza gotas de emulsión de aceite y agua, y cada gota encapsula una sola célula, lo que permite el estudio simultáneo de miles de células en un solo tubo de ensayo. Esto fue posible gracias a la colaboración con los equipos de Biología Genómica y Biología Estructural y Computacional del EMBL, así como con socios de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford y el Hospital Universitario de Heidelberg. El desarrollo inicial implicó proteger el ARN de la degradación en células vulnerables y diseñar un sistema de código de barras avanzado para optimizar el análisis de datos.
Las pruebas posteriores incluyeron muestras de pacientes con linfoma de células B, que mostraron que las células cancerosas con una mayor cantidad de variantes genómicas mostraban un aumento de las señales celulares relacionadas con el crecimiento del tumor. Esta capacidad de correlacionar variantes genéticas con el comportamiento celular representa un salto significativo en el campo de la genética.
Las aplicaciones potenciales de SDR-seq son amplias. Si bien el enfoque inmediato puede ser mejorar las herramientas de detección diagnóstica para enfermedades complejas, los investigadores creen que la tecnología podría, en última instancia, conducir a intervenciones terapéuticas más efectivas. Lars Steinmetz, autor principal y líder del grupo EMBL, enfatizó que la capacidad de la herramienta para vincular variantes genéticas con enfermedades es crucial para investigar nuevos fenómenos biológicos. Comprender cómo estas variantes regulan los procesos patológicos podría abrir las puertas a estrategias de tratamiento innovadoras.
En general, la introducción de SDR-seq marca un avance significativo en la investigación genómica, ya que brinda a los científicos nuevas vías para descubrir la complejidad de las enfermedades a nivel unicelular.
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