De uitdaging
Onderzoek aan afzonderlijke cellen helpt wetenschappers beter begrijpen hoe weefsels en organen functioneren. Dit is belangrijk om bijvoorbeeld vroegtijdig kanker op te sporen of om te volgen hoe een embryo zich ontwikkelt. Single-cell onderzoek maakt het mogelijk om op celniveau dingen te meten. Hierdoor worden verschillen tussen cellen duidelijk.
Deze technieken verbruiken echter veel plastic en energie. De meeste single-cell-methodes vewerken namelijk elke cel apart. Voor iedere cel is een eigen buisje, druppel of putje nodig - met bijbehorende plastic labware en reagentia. Hoe meer cellen onderzocht worden, hoe meer plastic afval en energie dit kost.
Het project
In dit project ontwikkelen wij een nieuwe high-throughput single-cellmethode die deze experimenten aanzienlijk duurzamer maakt. Een high-throughput single-cellmethode is een methode waarmee onderzoekers de aanwezigheid van biologische moleculen, zoals DNA en RNA, kunnen meten in meerdere cellen tegelijkertijd.
Met de nieuw te ontwikkelen methode kunnen meerdere biologische kenmerken per cel worden gemeten, met veel minder materiaalverbruik. We maken hiervoor slim gebruik van combinaties van kleine, unieke DNA-'barcodes' waarmee we cellen labelen (combinatorial barcoding). Hierdoor kunnen we met dezelfde hoeveelheid platen en reagentia (chemische stoffen) veel meer cellen tegelijk labelen en analyseren, in plaats van voor elke cel apart materiaal te gebruiken. We testen de bruikbaarheid van deze methode op verschillende celtypen.
De resultaten
We maken de methode beschikbaar in de vorm van een wetenschappelijke publicatie en een openbaar toegankelijk protocol, via de Single-Cell Core van het Hubrecht Instituut. Op deze manier kunnen ook andere onderzoekers duurzamer single-cellonderzoek uitvoeren.
Interessant voor jou
Deze methode is interessant voor andere single-cell onderzoekers, bijvoorbeeld in de kanker- en ontwikkelingsbiologie, die met minder plastic en energie toch gedetailleerd celonderzoek willen doen. Ook voor mensen die geïnteresseerd zijn in duurzame wetenschap is dit een mooi voorbeeld.
Wetenschappelijke samenvatting
Plastic and Energy Efficient Single-Cell Research by Scaling Combinatorial Barcoding
Single-cell research is critical for advancing our understanding of complex and heterogeneous biological processes but is often resource-intensive, requiring large amounts of plastic and energy. Here, we develop a high-throughput, multiplexed single-cell method that enables the analysis of multiple epigenetic targets per cell using combinatorial indexing. This approach substantially reduces plastic waste and energy use without compromising data quality. We will validate the method across diverse cell types and increase accessibility through partnership with the Single-Cell Core at the Hubrecht Institute, advancing sustainable single-cell research practices.
Betrokken organisaties
- Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen
- Hubrecht Instituut
