Группа ученых Санкт-Петербургского университета и Университета им. Ф. Шиллера (Германия) под руководством доцента СПбГУ Аллы Красиковой разработала уникальный метод микродиссекции хромосом. С его помощью стало возможно получать и расшифровывать минимальные по размеру фрагменты геномной ДНК. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале в области изучения геномов BMC Genomics.

В настоящее время существует широкий спектр цитогенетических и цитологических подходов к изучению хромосом, одним из которых является метод механической микродиссекции. Данный метод позволяет изолировать индивидуальные хромосомы или их отдельные районы с помощью специальных стеклянных игл. Затем полученный материал можно амплифицировать, то есть создать множество его копий, и проанализировать с помощью молекулярно-цитогенетических методов или методов высокопроизводительного секвенирования (расшифровки геномных последовательностей). Микродиссекцию наиболее часто используют для идентификации хромосом, точного определения границ эволюционных и клинически значимых хромосомных перестроек, для изучения пространственной организации ядра клетки и др.

Обычно для микродиссекции используют высококомпактизованные митотические хромосомы, однако ввиду их малого размера стандартный подход к микродиссекции не позволяет исследовать крошечные и сложно организованные хромосомные районы. Ученым СПбГУ совместно с коллегами из Университета им. Ф. Шиллера удалось разработать уникальный протокол микродиссекции гигантских транскрипционно-активных хромосом. Этот способ позволяет получать высокоспецифичные зонды для флуоресцентной in situ гибридизации (то есть локализации на препаратах хромосом), а также создавать образцы для последующего высокопроизводительного секвенирования и картирования мельчайших фрагментов ДНК в соответствующем геноме.

«Разработанный нами метод микродиссекции хромосом позволил изолировать хромосомные районы размером всего лишь в 1,5–4 млн пар нуклеотидов, — поясняет первый автор статьи, младший научный сотрудник СПбГУ Анна Злотина. — При этом для успешной амплификации оказалось достаточно микроскопического фрагмента только одной копии хромосомы. Раньше для микродиссекции метафазных хромосом в качестве исходного материала ученые использовали не менее 10–15 диссектированных копий хромосомного участка значительно большего размера».

Этот высокий результат был получен благодаря успешному сотрудничеству СПбГУ с лабораторией Томаса Лира в рамках действующей программы межвузовского обмена. В ходе работы были задействованы ресурсы двух крупнейших научных центров: оборудование для механической микродиссекции хромосом Университета им. Ф. Шиллера и оборудование для высокоточного цитогенетического анализа и расшифровки фрагментов генома, входящее в состав Научного парка СПбГУ.

«Новый протокол уже нашел применение в области изучения гигантских хромосом типа ламповых щеток, — рассказывает доцент СПбГУ Алла Красикова. — Он позволяет получать образцы ДНК и РНК из конкретных районов таких хромосом и определять точное геномное положение, а также протяженность и генный состав изолированных фрагментов. Нам удалось разработать уникальный по техническому исполнению и результативности подход, с помощью которого можно соотносить определенные клеточные структуры и даже индивидуальные гены с известными ДНК-последовательностями генома. Он также может служить удобным инструментом для детального изучения функционально значимых районов хромосом и механизмов реализации генетической информации».

Подробнее о результатах исследования читайте в статье Microdissection of lampbrush chromosomes as an approach for generation of locus-specific FISH-probes and samples for high-throughput sequencing,BMC Genomics, 2016 (DOI: 10.1186/s12864-016-2437-4).