Investigadores del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG) han ampliado sustancialmente la aplicabilidad de la genómica de células individuales combinando la criopreservación de células y tejidos con los flujos de trabajo de este emergente campo de investigación.
El estudio, publicado en Genome Biology, muestra como las células individuales de las muestras criopreservadas tienen perfiles de expresión génica indistinguibles en comparación con células de las muestras procesadas a partir de tejidos frescos.
Este trabajo tiene implicaciones importantes en el diseño de estudios de células individuales, ya que las técnicas actuales están limitadas a la disponibilidad de material de partida fresco y excluyen los experimentos en los que no hay un acceso directo a este tipo de muestras.
"La criopreservación podría marcar un cambio de normas en la forma de diseñar los proyectos para estudiar células individuales", dice Holger Heyn, autor principal del estudio y líder del Single Cell Genomics team del CNAG-CRG, quién ha contado con la colaboración de investigadores de otros centros españoles e internacionales.
La genómica de células individuales - o la capacidad de secuenciar y analizar células individuales - está revolucionando nuestro conocimiento sobre tejidos complejos. La identificación de los perfiles moleculares de las células individuales proporciona una visión sin precedentes sobre la forma en que los organismos, como el cuerpo humano, están construidos y funcionan.
"La caracterización en profundidad de tejidos complejos no sólo afecta nuestra comprensión de la vida misma, sino que también agudiza nuestra visión sobre la biología de enfermedades, como el Alzheimer o el cáncer", agrega el Dr. Heyn.
El estudio, publicado en Genome Biology, muestra como las células individuales de las muestras criopreservadas tienen perfiles de expresión génica indistinguibles en comparación con células de las muestras procesadas a partir de tejidos frescos.
Este trabajo tiene implicaciones importantes en el diseño de estudios de células individuales, ya que las técnicas actuales están limitadas a la disponibilidad de material de partida fresco y excluyen los experimentos en los que no hay un acceso directo a este tipo de muestras.
"La criopreservación podría marcar un cambio de normas en la forma de diseñar los proyectos para estudiar células individuales", dice Holger Heyn, autor principal del estudio y líder del Single Cell Genomics team del CNAG-CRG, quién ha contado con la colaboración de investigadores de otros centros españoles e internacionales.
La genómica de células individuales - o la capacidad de secuenciar y analizar células individuales - está revolucionando nuestro conocimiento sobre tejidos complejos. La identificación de los perfiles moleculares de las células individuales proporciona una visión sin precedentes sobre la forma en que los organismos, como el cuerpo humano, están construidos y funcionan.
"La caracterización en profundidad de tejidos complejos no sólo afecta nuestra comprensión de la vida misma, sino que también agudiza nuestra visión sobre la biología de enfermedades, como el Alzheimer o el cáncer", agrega el Dr. Heyn.
Más de 1.000 células individuales
Para el estudio se han analizado más de 1.000 células individuales extraídas de material freso o criopreservado hasta 6 meses. Los investigadores han probado las estrategias de secuenciación de células individuales más populares y no han podido detectar un sesgo sistemático introducido por el procedimiento de criopreservación.
Se han analizado líneas celulares de diferentes especies y muestras primarias, incluyendo muestras de sangre, colon y tumor. Los resultados muestran que el material criopreservado puede combinarse fácilmente con los métodos convencionales de secuenciación de células individuales y los autores prevén su implementación como técnica estándar en este tipo de análisis.
Ivo Gut, director del CNAG-CRG afirma que "se trata de un importante avance tecnológico en el campo del análisis de células individuales, particularmente en el contexto de iniciativas internacionales como el Human Cell Atlas, que pretende crear mapas de referencia de todas las células humanas como una base para la comprensión de la salud humana y para el diagnóstico, el seguimiento y el tratamiento de la enfermedad".
Los investigadores han demostrado que tejidos enteros pueden ser criopreservados, evitando la separación inmediata de células individuales que hasta ahora impedía la recolección de muestras en lugares menos especializados y fuera de las horas de trabajo de las instalaciones.
En este sentido, los análisis de células individuales eran difíciles de aplicar en hospitales y clínicas ya que las muestras no podían procesarse inmediatamente. El uso de criopreservación podría influir drásticamente en la accesibilidad a la muestra.
Colaboración con hospitales
"Ahora podemos almacenar el material del paciente a lo largo del tratamiento sin la necesidad de procesar la muestra inmediatamente. De hecho, colaboramos con hospitales que comenzaron a almacenar prospectivamente muestras con crioprotectores, proporcionándonos acceso a muestras que antes estaban fuera de nuestro alcance", explica el Dr. Heyn.
La criopreservación introduce otro nivel de flexibilidad, ya que los investigadores no están condicionados a procesar la muestra en el centro y transferir las células aisladas en placas para su análisis.
Además también permite, por ejemplo, el procesamiento conjunto de células de experimentos realizados a diferentes tiempos, los cuales, hasta la fecha, presentaban muchas dificultades.
"Los llamados batch-effects que se producen cuando las muestras se procesan en diferentes puntos temporales confunden enormemente el análisis y con frecuencia conducen a resultados falsos positivos.
La criopreservación permite el procesamiento conjunto de muestras en el mismo lote, evitando tales problemas y apoyando en gran medida los análisis comparativos posteriores", explica el Dr. Heyn y agrega que "este estudio aborda los desafíos técnicos así como la actual limitación de accesibilidad de las muestras. Esperamos que contribuya a ampliar el alcance de la investigación de células individuales y que aumente la solidez de los resultados".
Para el estudio se han analizado más de 1.000 células individuales extraídas de material freso o criopreservado hasta 6 meses. Los investigadores han probado las estrategias de secuenciación de células individuales más populares y no han podido detectar un sesgo sistemático introducido por el procedimiento de criopreservación.
Se han analizado líneas celulares de diferentes especies y muestras primarias, incluyendo muestras de sangre, colon y tumor. Los resultados muestran que el material criopreservado puede combinarse fácilmente con los métodos convencionales de secuenciación de células individuales y los autores prevén su implementación como técnica estándar en este tipo de análisis.
Ivo Gut, director del CNAG-CRG afirma que "se trata de un importante avance tecnológico en el campo del análisis de células individuales, particularmente en el contexto de iniciativas internacionales como el Human Cell Atlas, que pretende crear mapas de referencia de todas las células humanas como una base para la comprensión de la salud humana y para el diagnóstico, el seguimiento y el tratamiento de la enfermedad".
Los investigadores han demostrado que tejidos enteros pueden ser criopreservados, evitando la separación inmediata de células individuales que hasta ahora impedía la recolección de muestras en lugares menos especializados y fuera de las horas de trabajo de las instalaciones.
En este sentido, los análisis de células individuales eran difíciles de aplicar en hospitales y clínicas ya que las muestras no podían procesarse inmediatamente. El uso de criopreservación podría influir drásticamente en la accesibilidad a la muestra.
Colaboración con hospitales
"Ahora podemos almacenar el material del paciente a lo largo del tratamiento sin la necesidad de procesar la muestra inmediatamente. De hecho, colaboramos con hospitales que comenzaron a almacenar prospectivamente muestras con crioprotectores, proporcionándonos acceso a muestras que antes estaban fuera de nuestro alcance", explica el Dr. Heyn.
La criopreservación introduce otro nivel de flexibilidad, ya que los investigadores no están condicionados a procesar la muestra en el centro y transferir las células aisladas en placas para su análisis.
Además también permite, por ejemplo, el procesamiento conjunto de células de experimentos realizados a diferentes tiempos, los cuales, hasta la fecha, presentaban muchas dificultades.
"Los llamados batch-effects que se producen cuando las muestras se procesan en diferentes puntos temporales confunden enormemente el análisis y con frecuencia conducen a resultados falsos positivos.
La criopreservación permite el procesamiento conjunto de muestras en el mismo lote, evitando tales problemas y apoyando en gran medida los análisis comparativos posteriores", explica el Dr. Heyn y agrega que "este estudio aborda los desafíos técnicos así como la actual limitación de accesibilidad de las muestras. Esperamos que contribuya a ampliar el alcance de la investigación de células individuales y que aumente la solidez de los resultados".
Referencia
Single-cell transcriptome conservation in cryopreserved cells and tissues. Genome Biology 2017. DOI: 10.1186/s13059-017-1171-9
Single-cell transcriptome conservation in cryopreserved cells and tissues. Genome Biology 2017. DOI: 10.1186/s13059-017-1171-9