欧州分子生物学研究所（EMBL）の科学者らが、単一細胞でDNAとRNAを同時に解析する新しいツールSDR-seqを開発した。この革新は、非コードDNA領域を対象とし、そこには疾患関連遺伝子変異の95%以上が存在する。この手法は、心臓病、自閉症、リンパ腫などの複雑な疾患の理解を向上させることを約束する。
何世紀にもわたり、ヒポクラテスなどの観察者たちは、疾患が家族内で連鎖することを指摘し、遺伝的根源を示唆してきた。今、EMBLの研究者たちは、2025年10月16日にNature Methodsに掲載されたSDR-seqにより、単一細胞解析を進化させた。このツールは、同じ細胞からゲノム変異とRNAを捕捉し、従来の技術よりも高い精度とスケーラビリティを提供する。
DNAのコーディング領域は、遺伝子をRNAに発現させてタンパク質を産生する指示書のように機能する。しかし、非コーディング領域は細胞の成長と機能を制御し、疾患関連変異の95%以上を保持している。既存の方法は、これらの領域を大規模に効果的に研究する感度が不足していた。「これは長年の問題で、現在の単一細胞方法はDNAとRNAを同じ細胞で研究する際にスループットが限定的で、感度が低く、複雑です」と、主著者でEMBLのSteinmetzグループのポスドク研究員であるDominik Lindenhofer氏は述べた。
SDR-seqは、小さなオイル-水滴を使用して単一細胞を分離し、一つの実験で数千の解析を可能にする。それは変異の位置に関係なく、遺伝的変化を直接遺伝子活性パターンに結びつける。開発にはEMBLのゲノム生物学ユニットと構造・計算生物学ユニット、スタンフォード大学医学部、ハイデルベルク大学病院が関与した。チームは細胞固定によりRNAを保存し、DNAバーコーディング用の特殊なデコーディングソフトウェアを作成した。
このツールはB細胞リンパ腫患者のサンプルでテストされ、DNA変異が腫瘍成長にどのように影響するかを明らかにした。変異の多い細胞は、より強い活性化シグナルとより悪性な状態を示した。「これらの小さな反応チャンバーを使用して、同じ単一細胞でDNAとRNAを読み取っています」とLindenhofer氏は説明した。「B細胞リンパ腫細胞では、細胞の変異構成によって、異なる細胞状態に属する傾向が異なることを示せました。」
上級著者のLars Steinmetz氏（EMBLグループリーダー、スタンフォード大学遺伝学教授）は、その可能性を強調した：「変異を疾患に結びつけるツールがあります。この能力は、今後発見できる生物学の広範な領域を開きます。変異が疾患をどのように実際に制御するかを明らかにし、その疾患プロセスをよりよく理解できれば、より良い介入と治療の機会が生まれます。」
SDR-seqは、先天性心疾患、自閉症、統合失調症などの診断を改善し、パーソナライズドメディシンの道を開く可能性がある。