Le scRNA-seq est une technique révolutionnaire permettant aux chercheurs d’examiner l’hétérogénéité des cellules, d’identifier des populations cellulaires rares et d’explorer les schémas de co-expression génique. Il a joué un rôle crucial dans l’élargissement de nos connaissances des processus biologiques complexes et dans le développement de nouvelles thérapies dans les domaines de la neurologie, du diabète, des maladies cardiovasculaires et du cancer – entre autres – et a évolué rapidement depuis sa première utilisation en 2009.1 Le scRNA-seq de troisième génération incorporant le barcoding combinatoire présente une immense valeur pour la recherche médicale, car il peut être utilisé pour étudier les réponses cellulaires aux traitements médicamenteux, comprendre les mécanismes génétiques qui les sous-tendent et déterminer l’efficacité des thérapies à base de cellules souches dans différents domaines pathologiques. Il offre également un débit sans précédent, évitant le cloisonnement physique des cellules – et l’équipement coûteux associé – nécessaire pour les itérations précédentes de scRNA-seq.

Révolutionner le séquençage de cellules uniques 

Parse Biosciences, basée à Seattle, Washington, États-Unis, est spécialisée dans le développement d’outils révolutionnaires pour la troisième génération de scRNA-seq à l’échelle. Sa technologie propriétaire Evercode™ de codage à barres combinatoire exclusive marque les molécules avec des combinaisons de codes-barres spécifiques aux cellules, ce qui permet aux projets de passer à l’échelle supérieure sans qu’il soit nécessaire d’isoler les cellules. Le flux de travail Evercode scRNA-seq se compose de 3 sections : le codage à barres combinatoire en plusieurs étapes de cellules individuelles, l’amplification de l’ADNc codé à barres et, enfin, la préparation de librairies pour le séquençage. Dans la première section, les cellules sont fixées et perméabilisées, ce qui permet à chaque cellule de devenir sa propre chambre de réaction et supprime la nécessité de capturer des cellules individuelles dans des gouttelettes ou des micropuits. Le processus de codage à barres en pool divisé étiquette ensuite les cellules avec un grand nombre de combinaisons de codes à barres.

La technologie Evercode permet de traiter en parallèle jusqu’à 1 million de cellules et 96 échantillons biologiques. Les cellules peuvent être prélevées, fixées et conservées jusqu’à 6 mois, ce qui permet de traiter ensemble des échantillons prélevés à des jours différents, par exemple dans le cadre d’études temporelles ou pour éviter les effets de lot. La technologie de détection des gènes et des transcriptions d’Evercode a démontré une performance supérieure aux méthodes basées sur les gouttelettes, grâce à sa grande sensibilité à l’échelle. La technique produit également des données de haute qualité, qui peuvent être analysées et partagées à l’aide de Trailmaker™, le logiciel d’analyse de données de bout en bout de Parse Biosciences, qui est fourni avec le kit de séquençage.

Charlie Roco, cofondateur et directeur technique de Parse Biosciences, a souligné l’importance de l’automatisation pour cette technique avancée de scRNA-seq : « L’adoption à grande échelle du codage à barres combinatoire pour le séquençage de l’ARN a été limitée pour plusieurs raisons. Par exemple, de nombreux instruments de séquençage et d’automatisation actuellement sur le marché peuvent être d’un coût prohibitif pour les petites structures dont les budgets sont plus serrés, et il faut parfois des mois pour les installer et former entièrement le personnel à leur utilisation. Le manque de plateformes simples et conviviales à un prix réaliste est un obstacle à l’adoption du scRNA-seq, ce qui souligne la nécessité d’une solution plus accessible pour encourager une adoption plus large. »

Intégrer l’automatisation pour rationaliser les codes-barres

Parse Biosciences a contacté INTEGRA à la fin de 2023 pour co-développer une solution automatisée de scRNA-seq qui aiderait à éliminer certains des obstacles qui empêchent des progrès plus rapides dans le domaine. Grâce à la collaboration fructueuse avec INTEGRA, la première des trois phases du flux de travail Evercode a été automatisée sur le robot de pipetage ASSIST PLUS, en utilisant le module de pipetage à canal unique D ONE et une pipette électronique ultra légère VIAFLO à 8 canaux. Le développement et la vérification de ce protocole novateur n’ont pris que quelques mois, et l’offre groupée d’automatisation a été lancée au début du mois de mai 2024. L’ASSIST PLUS équipé du module de pipetage D-ONE ajoute des codes-barres spécifiques aux transcriptions intracellulaires, prépare les mélanges de réactifs et distribue les cellules dans les plaques d’étiquetage des codes-barres du kit Evercode, ce qui permet de discriminer les cellules individuelles. Cette intégration transparente contribue à réduire les erreurs humaines et la variabilité entre les opérateurs, tout en permettant aux utilisateurs d’augmenter le débit de leur laboratoire, en séquençant facilement des centaines d’échantillons distincts en une seule semaine.

Et Charlie de poursuivre : « Cette installation de manipulation de liquide puissante et rentable, facile à utiliser, a rendu la préparation automatisée d’échantillons pour le scRNA-seq beaucoup plus rationnelle et accessible aux laboratoires de toutes tailles et de tous budgets, y compris les groupes universitaires, les centres de génomique et les sociétés pharmaceutiques. Bien qu’elle n’en soit qu’à ses débuts, nos clients nous ont déjà fait part de la façon dont l’automatisation de la manipulation des liquides a considérablement accéléré leurs processus de séquençage pour un débit plus rapide. En outre, elle les a aidés à normaliser le scRNA-seq en réduisant les erreurs, ce qui a permis d’obtenir des résultats plus reproductibles. En fait, nos données montrent que les laboratoires ont pu réduire leur temps de travail jusqu’à 75 % et constater une réduction de 85 % des étapes de pipetage manuel, ce qui présente l’avantage supplémentaire de libérer du personnel hautement qualifié pour effectuer d’autres tâches vitales et commencer de nouveaux projets de recherche scRNA-seq. »

« Nous sommes actuellement en train d’automatiser les deux sections restantes de notre protocole scRNA-seq sur l’ASSIST PLUS, et nous prévoyons de mettre cette solution actualisée à la disposition de nos clients dans un avenir proche. Nous sommes très heureux de poursuivre notre collaboration fructueuse avec INTEGRA et nous nous réjouissons de contribuer à ce domaine de recherche en pleine évolution dans les mois et les années à venir », a conclu Charlie.

More information: Product sheet Parse and INTEGRA single cell automation bundle

Référence

1. Tang F, Barbacioru C, Wang Y, et al. mRNA-Seq whole-transcriptome analysis of a single cell. Nat Methods. 2009;6(5):377-382. doi:10.1038/nmeth.1315