Electro-seq: representación gráfica multimodal de estados celulares moleculares y funcionales a través de electrosecuenciación de ARN in situ

El mapeo emparejado de la expresión génica de una sola célula y la electrofisiología es esencial para comprender las relaciones entre genes y funciones en tejidos electrogénicos. Universidad Harvard Los investigadores han desarrollado la electrosecuenciación in situ (electro-seq) que combina la bioelectrónica flexible con la secuenciación de ARN in situ para mapear de manera estable la actividad eléctrica en una escala de tiempo de milisegundos y perfilar la expresión génica de una sola célula de las mismas células en redes biológicas intactas, incluidas las cardiacas y neurales. parches Cuando se aplicó a parches de cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos, la electrosecuencia in situ permitió el análisis in situ multimodal de la electrofisiología de los cardiomiocitos y la expresión génica a nivel celular, definiendo conjuntamente los estados celulares y las trayectorias de desarrollo. Mediante el uso de un análisis intermodal basado en el aprendizaje automático, la electro-seq in situ identificó las relaciones entre los genes y la electrofisiología a lo largo del desarrollo de los cardiomiocitos y reconstruyó con precisión la evolución de los perfiles de expresión génica en función de mediciones eléctricas estables a largo plazo. El electro-seq in situ podría ser aplicable para crear mapas multimodales espaciotemporales en tejidos electrogénicos, potenciando el descubrimiento de tipos de células y programas genéticos responsables de la función y disfunción electrofisiológica.

En el lugar plataforma de electrosecuencia

(A) Esquemas que resumen el método electro-seq in situ. (B) Fotografía representativa de la electrónica de malla flexible. Recuadro: el esquema ilustra la estructura multicapa de la electrónica. (C) Imagen superpuesta de fluorescencia y campo claro (BF) de un par de códigos de barras E binarios resaltados en un cuadro rojo en (B). (D) Impedancia electroquímica y fase de 0,1 a 10 kHz de un electrodo representativo. (E y F) Impedancia electroquímica a 1 kHz en cinco muestras diferentes (E) y más de 2 meses de incubación (F). Los valores son la media ± SEM. (GRAMO) Secuenciación in situ de un híbrido célula-electrónica. (H) Imágenes representativas de cinco rondas de secuenciación superpuestas con código de barras E. X, base desconocida; subrayado rojo, secuencia decodificada; Ch1 a Ch4, canales de fluorescencia; Códigos de barras electrónicos etiquetados con R6G.