Platform for Single Cell Genomics and Epigenomics

Die "Platform for Single Cell Genomics and Epigenomics" ist ein Joint Venture zwischen der Universität Bonn und dem Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE). Beide Institutionen wollen mit dieser Plattform ihre Expertisen in Genomik und Bioinformatik gemeinsam weiter ausbauen. Dabei ist ein besonderer Schwerpunkt, genomische Technologien auf Einzelzell-Ebene zu entwickeln, zu nutzen und internen wie externen Kooperationspartnern verfügbar zu machen.

Die Laboreinrichtungen der Plattform befinden sich im neuen Forschungsgebäude des DZNE, die Bioinformatik der Plattform ist im LIMES-Institut untergebracht. Beide Einheiten arbeiten eng zusammen.

Einige der bei PRECISE angebotenen Technologien sind nachfolgend aufgelistet:

  • SMART-Seq2: SMART-Seq2 (Picelli et al., Nat. Methods, 2013) ist die einzellige RNA-seq (scRNA-seq)-Methode mit der höchsten Sensitivität, die die Sequenzierung des gesamten Protokolls erlaubt und vollständig auf Standard-Reagenzien beruht. SMART-seq2 ist die beste Wahl, wenn es um die Untersuchung von Spleißvarianten, SNPs oder monoallelischer Genexpression geht.  Die Kosten für Library Preparation werden durch den Einsatz einer Inhouse-Version der Tn5 Transposase deutlich gesenkt (Picelli et al., Genome Research, 2014).
  • SeqWell: Die SeqWell-Methode erlaubt die Sequenzierung von wenigen tausend Zellen pro Experiment (Gierahn et al., Nat. Methods, 2017). SeqWell erfasst und zählt nur das 3´-Ende jedes Protokolls und eignet sich aufgrund seiner höheren Durchsatzleistung und der signifikant  niedrigeren Kosten pro Zelle im Vergleich zu Smart-seq2 am besten für die erste (Entdeckungs-)Phase eines Experiments.  Es kombiniert die Vorteile der Durchführung von Reaktionen im Nanolitermaßstab mit der Kompartimentierung einzelner Zellen in Mikrowells.
  • BD Rhapsody: PRECISE war der einzige Alpha-Tester in Europa für diese Technologie, die kürzlich von BD Genomics auf den Markt gebracht wurde. Rhapsody basiert auf der CytoSeq-Methode (Fan et al., Science, 2015) und erlaubt die 3´-End-Sequenzierung von bis zu 20K Zellen/Experiment auf (teilweise) anpassbaren Genpanels (500 oder 1000 Gene). Rhapsody verwendet Mikrowell-Arrays und ist mit einem bildgebenden System zur Zellvisualisierung und –zählung ausgestattet. Der Preis für die Sequenzierung ist wesentlich niedriger, da es keine Analyse des gesamten Transkriptoms darstellt.

Einzellige Transkriptomik ist ein sehr schnell fortschreitender Bereich, in dem alle paar Wochen neue Methoden der Library Preparation und computergestützte Methoden eingeführt werden. Daher ist es unerlässlich, mit dem Tempo der technologischen Entwicklung Schritt zu halten, um unseren Kooperationspartnern stets topaktuelle Analysen anbieten zu können. Wir investieren viel Zeit, Personal und technische Ressourcen in die Erprobung und Implementierung neuer Einzelzell-Technologien sowie in die Entwicklung besserer, schnellerer und kostengünstigerer Methoden zur Bewältigung immer komplexerer biologischer Fragestellungen.

Einige der neuen Technologien, die sich in der Vorbereitung befinden, sind nachstehend aufgeführt:

  • scATAC-seq zur Charakterisierung offener Chromatin-Genomregionen, ein Proxy zum Auffinden transkriptionell aktiver Genregionen.
  • sciRNA-seq, eine plattenbasierte 3´-Sequenzierungsmethode auf der Grundlage eines “split-and-pool”-Ansatzes, der kombinatorische Indexierung und Tn5-Transposase verwendet (Cao et al., 2017). SciRNA-seq arbeitet mit fixierten Zellen, erfordert keine Sortierung einzelner Zellen und ist leicht auf tausende von Zellen skalierbar, wodurch die Kosten für die Library Präparation reduziert werden.
  • FRISCR (Fixed and Recovered Intact Single Cell RNA, Thomsen et al., 2016). Ein Verfahren zur Isolierung von RNA aus fixierten, permeabilisierten, gefärbten und sortierten Zellen, das später mit der Smart-seq2-Methode in eine Sequenzierungsbibliothek umgewandelt wird. Derzeit arbeitet die Methode mit >400 Zellen, aber das Ziel ist es, 2018 eine Einzelzellauflösung zu erreichen.

Geräte-Ausstattung der Plattform:

  • HiSeq1500
  • MiSeq
  • C1 microfluidics platform
  • Beckman Coulter FXP
  • IP-Star
  • Nanodrop II
  • Roche Lightcycler 480
  • Agilent Tapestation 4200
  • Nanodrop 8000
  • Covaris S220
  • Covaris LE220
  • Pippin Prep

PRECISE contributes to the West German Genome Center expertise and technologies.

Weitere Informationen finden Sie auf der Website der Plattform: https://www.dzne.de/forschung/precise/

Leiter Operations & Development

Dr. Kristian Händler
Leiter Operations & Development
PRECISE


Raum B.0.078  (DZNE)

Phone 0228-43302-413
Fax 73 - 6 26 46
kristian.haendler@uni-bonn.de

Bioinformatische Leitung

Dr. Thomas Ulas
Teamleiter Bioinformatik

Raum Nr. I-214 (LIMES)

Tel 73 - 6 27 91
Fax 73 - 6 26 46
thomas.ulas@uni-bonn.de