Биология в формате UltraHD

1. Биология в формате

Artem Bogomolov [email protected]

2. Эволюция

От аналогового к
цифровому
Разрешение
HD >>> Full HD >>> Ultra
HD

3. Секвенирование

От отдельных последовательностей до
полных геномов всего за 30 лет!
Capillary Electrophoresis
“Gold Standard”
1000 b.p. per run
3 days run
Next Generation
Sequencing
Revolution in molecular
genetics
100 000 000 b.p. per run
Less then 24 hours for run
*https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_sequencing

4. Цифровая революция

ab1
Signal G:515 A:390 T:445 C:290
DT3100POP6{BD}v2.mob
Points 592 to 11557
CAAC CA G T CT G AG T CAA CA G A T T T C T T CCAA T TA
0
50
60
Fri, Ap
Tue, A
Bas e 1: 592
NG T T GAC AG G T G T AG G T C C TAC
70
80
TA A T A C T G T AC C T A T
90
100
11
A A AC C T C CAA N T C CCNC T AT CA T T T T T G G T T T C CA T C T T CC T G GC AA AC T CA T T T C T T C TA A T A C T GT A T
170
180
190
200
210
220
230
GA C GA GG GG T C GT T GC CA A AG A G T GA T C T GA G G GA A G T TA A A G G AT AC A G T T C C T T G T C T AT C G GC T C C
0
300
310
320
330
340
350
36

5. Ion Torrent

Полупроводниковый
чип
∆pH
Rothberg J.M. et al Nature doi:10.1038/nature10242

6. К вопросу о разрешении…

Порог детекции CE - 20%
NGS<1%
Гомозиготта
Гетерозиготта
C/C
G/A
Порог детекции
Минорный аллель
A/G (8%)

7. Насколько безгранична ваша фантазия?

Один секвенатор
Технология Ion AmpliSeq™
Один рабочий
процесс
Amplify
Три чипа
Множество задач!
Digest
Ligate
CNV
Панели
«горячих
точек»
Экзомы
РНК
Экспрессия
Химеры
Панели
генов

8. Единый автоматизированный рабочий процесс

Выбор
мишеней
Подготовка
библиотек
Подготовка
матрицы
Запуск
секвенатора
Анализ
данных
Решения для всех этапов: от ДНК до анализа данных
Ion AmpliSeq™
Designer
Панели Ion
AmpliSeq™
Библиотеки Ion
AmpliSeq™
и система
Ion Chef™
Система
Ion Chef™
Системы Ion
S5™ и S5 XL
Torrent Suite™
Ion Reporter™

9. Клеточки

10. А что, если... каждая клетка уникальна ?

Реальность
Ожидание

11. Изучение экспрессии генов

5
экспрессии
Изменение
Expression Fold Change
4
3
2
1
0
1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
-1
-2
-3
Номер
клетки
Cell Number
Изменение уровня экспрессии
Популяция в целом: 1.5х
Популяция В: 0х
Популяция А: 1х
Популяция С: 4х
91
96

12.

Работа с единичными клетками
2. Изоляция
отдельных
клеток
1. Обогащение
клеточной
популяции
FACS
4.
Амплификация
3. Лизис,
выделение
нуклеиновых
кислот
Система
захвата и процессирования
единичных клеток С1 (Fluidigm)
FACS
Магнитная
сепарация
Фильтрация
Центрифугирование
Лазерная микродиссекция
Последовательное разбавление
6.
Секвенирование
и анализ
5. Создание
библиотеки
секвенирования

13. Автоматическая хваталка-убивалка клеток C1

Функционал
Изолирование
Окрашивание
Лизис
Обратная
транскрипция
• Преамплификация
Рабочий элемент
Чип
Принцип захвата клеток
По размеру
Размеры клеток
5 – 25 мкм
Количество клеток
96 (C1 IFC) либо
800 (C1 HT IFC)
Концентрация
выделяемой ДНК
От 0,3 до 10 нг/мкл

14.

Протокол С1 Single-Cell

15. Приложения Single Cell

Иммунология
- Т-лимфоциты:
развитие,
клональность,
строение рецепторов
Онкология
- циркулирующие
опухолевые клетки
- клональность и
развитие опухоли
- поиск новых
маркеров
Биология развития
- стволовые клетки и их
программирование
- эмбриогенез
Неврология
- клеточная структура и
гетерогенность
клеток
мозга
изучение
неврологических
заболеваний
Фундаментальная
биология
- типирование клеточных
популяций
- поиск новых популяций
клеток

16. Профилирование клеточных популяций

нейроны
Человеческий
мозг:
астроциты
олигодендроцит
ы
Cоматосенсорна
я кора
Гиппокампус
Zeisel et al. Science Express (2015)
И многие другие?
Суспензия
клеток ткани
Захват и
процессирование
клеток на системе
С1
Секвенирование
мРНК единичных
клеток
3005 клеток
9 классов
47 подклассов

17. Определение клональной структуры опухоли

Амплификация
полногеномной ДНК
единичной клетки
Обогащение
целевыми участками
с потенциально
важными мутациями

18. Вернёмся к нашим баранам

ИМПАКТ-ФАКТОР
• Телевидение изобрели в 1928 году
TOP 10 Journal Rankings
16%
• Секвенировать начали в 1977
• Единичные клетки активно изучают
меньше 10 лет
84%
PUBMED - SINGLE CELL
SEQUENCING
• Что же будет дальше?
1043
1378
580
874
1317
751
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Прочие

19. Single cell лаборатория от helicon

20-и летний опыт компании в организации
ведущих лабораторий России
Сортер клеток
S3e, Bio-Rad
Система С1,
Fluidigm
Микроскоп
ZOE, Bio-Rad
Секвенатор Счетчик
S5 XL,
Countess II,
Thermo Fisher Thermo Fisher

20. Thank you! Let’s Do Science! 

Методическа
я поддержка
Демонстрации
оборудования
Thank you!
Let’s Do Science!
Обучение и
сервис

21. Полногеномная амплификация

Cell Capture
Single-Cell
Suspension
Cell Lyse
Genomic
DNA
Whole Genome
Amplification
NGS Library Prep