Поскольку революция Больших данных в здравоохранении скачет быстро, это становится возможным и более привлекательным, чтобы выполнить эксперименты на клетках от многократных людей одновременно как различия в том, как клетки отвечают, может указать, что генетические различия между людьми присуждают некоторый эффект. Однако отслеживание которого клетки принадлежат, к которому человек в течение такого мультиплексного эксперимента в настоящее время требует, чтобы уникальный признак или штрихкод были добавлены к камерам каждого человека, отнимающий много времени и дорогостоящий процесс, который часто включает интеграцию штрихкода (например, уникальная последовательность ДНК) в каждую клеточную линию отдельно так, чтобы они могли определить клетки во время тестирования. Используя в своих интересах уникальные профили Шотландской национальной партии всех людей, команда Wyss/HMS достигла того же самого отслеживания клетки без тяжелого процесса маркировки.
В то время как SNPs были известны науке в течение почти двух десятилетий, открыв их полезность, поскольку штрихкоды оказались чрезвычайно трудными. SNPs распределены редко всюду по геному (приблизительно одна Шотландская национальная партия происходит в 1 000 пар оснований), означая, что любая Шотландская национальная партия может только различать двух человек. Ток, у обычно используемых технологий упорядочивающего высокой пропускной способности есть упорядочивающие прочитанные длины меньше чем 1 000 пар оснований, делание его почти невозможный приписать каждое упорядочивание читает какому-то конкретному человеку на основе SNPs.Чтобы преодолеть эту проблему, новый метод команды объединяет геномную добычу ДНК из смешанного бассейна клеток, целый геном, упорядочивающий из извлеченной ДНК и вычислительного алгоритма, который предсказывает пропорцию каждого человека в бассейне на основе всего профиля аллели Шотландской национальной партии камер каждого известного человека.
У многих клеточных линий, общедоступных для исследования уже, есть целый геном профили аллели Шотландской национальной партии, связанные с ними, и профиль данного человека может быть определен с использованием множеств генотипирования или упорядочивающего целого генома низкого освещения.Профили аллели Шотландской национальной партии могут использоваться, чтобы отследить тождества клеток через любое количество различных экспериментов, в которых бассейн многократных образцов клетки подвергнут двум или больше различным условиям (обычно условие «контроля» и «экспериментальное» условие), и затем проанализирован. Йинглеонг Чан, доктор философии, Постдокторант в лаборатории церкви Джорджа в Институте Wyss и HMS и его коллегах разработал алгоритм, который предсказывает пропорции камер каждого человека в бассейне прежде и после эксперимента и сравнивает их, чтобы определить, какие клетки выражены по-другому, когда выставлено проверенному условию. «Изменение в пропорции камер людей в экспериментальной группе, когда по сравнению с контрольной группой говорит Вам, что произошло с теми клетками во время эксперимента, и могло ли бы у клеток от какого-либо конкретного человека быть генетическое преимущество», говорит Чан.
Исследователи сначала проверили свой метод, моделировав бассейн клеток и изменив количество образцов, количество SNPs, проанализированного, и количество раз, что бассейн был упорядочен. Они нашли, что по нескольким повторениям алгоритм сходился к фиксированной предполагаемой пропорции для каждого профиля Шотландской национальной партии в бассейне, который тесно соответствовал моделируемым пропорциям. Алгоритм смог точно оценить пропорции объединений максимум из 1 000 различных людей, анализируя 500,000 SNPs и мог обращаться с образцами события больше клеточных линий, если или количество проанализированного SNPs или глубина упорядочивания были увеличены.Затем, исследователи проверили свой алгоритм на фактических человеческих B-лимфоцитах, геномы которых были упорядочены как часть Гарварда Личный Проект Генома и нашли, что это точно предсказало пропорцию людей в бассейне 50 различных клеточных линий. «Есть многочисленные эксперименты, что к этой технике можно было относиться», говорит Чан. «Вы можете проверить лекарство от рака против различных клеточных линий от различных людей, видеть, ответила ли клеточная линия конкретного пациента хорошо на препарат, и затем используйте тот препарат для целенаправленного подхода к лечению.
Мы эффективно построили инструмент открытия, чтобы позволить персонализированную медицину».Авторы указывают, что их метод не будет работать над образцами, куда различные типы клетки прибывают от того же самого человека, потому что профили Шотландской национальной партии были бы идентичны, но он открывает большую перспективу для мультиплексного тестирования наследственной изменчивости среди многих человеческих образцов.
«Тестирование эффектов наркотиков на многократных линиях раковых клеток является одним приложением, которое может быть немедленно реализовано», говорит co-corresponding автор Джордж Черч, доктор философии, который является Основывающим Основным Преподавателем Института Wyss, профессором Генетики в HMS и профессором Медицинских наук и Технологии в Гарварде и MIT. «Вы можете проверить намного больше людей сразу, который не только дает Вам больше данных, но и переводит на значительное время и снижение расходов».«Эта новая технология использует очень основное из того, что делает нас, которые мы – уникальные изменения в нашей ДНК – и обрабатывает его в инструмент, который может ускорить открытие, устранив потребность в анализе отдельных ответов в многократных параллельных, трудоемких, и дорогих экспериментах.
Это также открывает совершенно новый подход к персонализированной медицине», говорит Директор-основатель Висса Дональд Ингбер, Доктор медицины, доктор философии, который является также профессором Джуды Фолкмена Сосудистой Биологии в HMS и Сосудистой Программы Биологии в Бостоне Детская Больница, а также профессор Биоинженерии в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук.