In Californië is een sterk verbeterde manier bedacht om het DNA van één enkele cel te sequensen. Hopelijk wordt zo een beetje duidelijker hoe groot de verschillen kunnen zijn tussen het DNA van op het oog identieke cellen, suggereert een publicatie in Nature Biotechnology.

Het zou met name interessant moeten zijn voor hersenonderzoek. Er zijn aanwijzingen dat er genetische verschillen bestaan tussen neuronen in één en hetzelfde brein, en een verband met hersenaandoeningen ligt voor de hand.

Tot nu toe waren die verschillen echter niet goed te meten omdat individuele cellen niet nauwkeurig genoeg waren te sequensen.

Voor zo’n analyse moet het DNA eerst een groot aantal malen worden gekopieerd. De klassieke ‘polymerase chain reaction’ (PCR) is daarvoor niet geschikt, omdat de starthoeveelheid te klein is. Het kan wel met ‘multiple displacement amplification’ (MDA) maar die techniek heeft de neiging om sommige fragmenten van het DNA vaker te dupliceren dan de rest. Zo raak je het zicht kwijt op het aantal kopieën van een gen dat op het oorspronkelijke DNA aanwezig was - en juist in die ‘copy number variations’ wordt het verschil tussen individuele cellen gezocht.

Aan de University of California (San Diego) hebben ze nu bedacht dat de fouten in MDA exponentieel groter worden naarmate je langer blijft doordupliceren. Om die fouten te minimaliseren moet je dus de MDA-reacties afkappen op het moment dat je precies genoeg DNA in handen hebt voor je sequencing-apparatuur.

Het nu gepresenteerde ‘microwell displacement amplification system’ (MIDAS) weet dit te bereiken door het reactievolume te verkleinen tot 12 nanoliter, een factor 1000 minder dan gebruikelijk.

In San Diego hebben ze daarvoor speciale micro-arrays ontwikkeld, door een mal te etsen en daar vervolgens afgietsels van te maken uit PDMS-siliconenrubber. Elke array bevat 255 microwelletjes van 400 micrometer diameter bij een diepte van 100 micrometer. Van deze arrays gaan er 16 op een stuk PDMS ter grootte van een microscoopglaasje.

De arrays maak je hydrofiel door ze te behandelen met zuurstofplasma. Vervolgens giet je er een suspensie van cellen overheen, die zó verdund is dat statistisch gezien slechts in 0,5 procent van de microwelletjes meer dan één cel terecht komt. Daarna behandel je de welletjes met een lysozym dat de celwanden sloopt, gevolgd door de reagentia voor MDA-amplificatie.

Tot slot zuig je met een héél fijn glascapillairtje de welletjes één voor één leeg en breng je de inhoud over naar de sequenser.

De eerste proeven met menselijke hersencellen lieten zien dat je de verschillen in het aantal kopieën van genen nu inderdaad duidelijk kunt zien. Met E.coli lukte het ook. Wel moeten de bedenkers toegeven dat er nog heel wat ontwikkelwerk nodig zal zijn om er een routine-analysemethode van te maken.

bron: UC San Diego