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L’analisi genomica delle singole cellule

Uno studio europeo ha rivoluzionato l’analisi genetica, sviluppando un dispositivo lab-on-chip che permette la caratterizzazione delle singole cellule. Ormai sono disponibili applicazioni sanitarie basate sul genoma che permettono, ad esempio, di eseguire la diagnosi del cancro

Salute

E recentemente l’attenzione a livello tecnologico si è concentrata sullo sviluppo di metodi ad alto rendimento per l’analisi delle cellule e del genoma. Ciononostante, vi sono casi in cui è necessario eseguire l’analisi genomica a livello delle singole cellule, come nel caso delle cellule cancerose circolanti. La tecnologia esistente non permette di eseguire l’analisi genomica e il sequenziamento delle singole cellule. L’iniziativa CELL-O-MATIC (High throughput systematic single cell genomics using micro/nano-fluidic chips for extracting, pre-analysing, selecting and preparing sequence-ready DNA), finanziata dall’UE, ha cercato di eliminare le strozzature associate all’isolamento delle cellule da una popolazione eterogenea, estraendo il materiale genomico e preparandolo per il sequenziamento. In questo contesto, i ricercatori hanno sviluppato un dispositivo lab-on-chip per preparare il DNA di singole cellule come campione immediatamente utilizzabile dalle apparecchiature che eseguono questa operazione. Inizialmente, hanno stabilito e ottimizzato un protocollo rapido e semplice per l’estrazione e l’amplificazione di piccole quantità di DNA di singole cellule e un protocollo per il frazionamento microfluidico, separando le cellule tumorali dai globuli bianchi del sangue con un’efficienza di oltre il 90 %. Il prototipo dello strumento ha inoltre permesso di eseguire microscopia a campo chiaro ed epi-fluorescenza in un ambiente strettamente regolato che consente l’intrappolamento delle singole cellule, l’estrazione del DNA e l’amplificazione del materiale genetico. L’approccio è risultato efficace nell’analisi di lunghezze mega-basi di DNA estratto dalle singole cellule. La mappatura dei dati ha mostrato una media del 98 % di letture mappate rispetto al genoma, in linea con quanto ottenuto con i dispositivi esistenti. Nel complesso, le attività dell’approccio CELL-O-MATIC hanno fornito un sequenziamento avanzatissimo dell’intero genoma e hanno dimostrato la mappatura ottica del DNA genomico estratto da una singola cellula. Soprattutto, questi dispositivi lab-on-chip potranno essere prodotti attraverso processi scalabili a livello industriale. Poiché l’analisi genomica delle cellule tumorali circolanti ha un forte valore prognostico, il metodo CELL-O-MATIC rappresenta un passo avanti verso una gestione personalizzata ed efficace del cancro.

Parole chiave

Analisi genomica, cancro, sequenziamento, CELL-O-MATIC, frazionamento microfluidico

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