Исследование субклеточных пространственных фенотипов с помощью SPARCS

Генетика стремится понять, как гены определяют фенотип организма. Генетический скрининг совершил революцию в этом направлении, создав беспристрастные объективные карты генотип-фенотип. Благодаря созданию библиотек генетических мутаций и дальнейшему выделению интересных фенотипических вариантов для генотипирования, исследователи беспристрастно выявляют связи между генами и предопределенными ими признаками. Ускоренная методами целенаправленного разрушения генов, эта методология теперь масштабируется для скрининга всего генома. До сих пор эти скрининги ограничивались исследованием простых фенотипов, вызывающих клональное обогащение или приводящие к изменению интенсивности флуоресценции, измеренной с помощью FACS (fluorescence-activated cell sorting).

Развитие микроскопической визуализации предоставляет исследователям очень содержательную информацию о различных клеточных фенотипах. В сочетании с последними достижениями в области глубокого обучения это идеальная технология для считывания биологических фенотипов, представляющих интерес для генетических скринингов. Однако, из-за технологических ограничений, к этому времени она нашла ограниченное применение.

Поэтому приглашаем вас узнать возможности пространственного CRISPR-скрининга (SPARCS – spatially resolved CRISPR screening), который использует автоматизированную высокоскоростную лазерную микродисекцию для выявления интересных субклеточных фенотипов в масштабе генома человека.

• Как SPARCS позволяет изолировать фенотипические варианты in situ из практически неограниченных размеров библиотек
• Какие методы глубокого обучения для идентификации новых фенотипов из одноклеточных изображений
• Что обещает интеграция мощных методов микроскопии и CRISPR для генетического скрининга на уровне всего генома

На этом вебинаре София Медлер представит пространственный CRISPR-скрининг (SPARCS), платформу генетического скрининга на основе микроскопии для пространственных субклеточных фенотипов в масштабе генома человека.

SPARCS использует автоматизированную высокоскоростную лазерную микродисекцию для выделения фенотипических вариантов in situ из практически неограниченных размеров библиотеки. Используя глубокие знания, фенотипически интересные клетки можно идентифицировать на основе одноклеточных изображений. Чтобы продемонстрировать потенциал SPARCS, София представит результаты полного геномного скрининга CRISPR-KO по формированию аутофагоса в 40 миллионах клеток человека.

Фенотипические варианты, демонстрирующие дефекты в формировании аутофагосомы, были идентифицированы с помощью классификатора сверточной нейронной сети (CNN), распознающей различия в субклеточном распределении маркера аутофагосомы LC3B на основе одноклеточных изображений. Используя этот классификатор, SPARCS восстановил почти все известные гены макроаутофагии в одном эксперименте и выявил роль резидентного ER-белка EI24 в биогенезе аутофагосом. Благодаря сосредоточению на открытом и доступном дизайне, SPARCS можно легко интегрировать с любым микроскопом. В сочетании с недавно разработанными библиотеками Python с открытым исходным кодом SPARCS позволяет быстро генерировать и анализировать изображения одной клетки. Используя современные методы глубокого обучения, можно охарактеризовать клетки на основе их субклеточных пространственных фенотипов. Идентифицированные представляющие интерес клетки можно затем быстро перевести на карту разреза для лазерной микродисекции.

В течение вебинара София расскажет, как можно использовать SPARCS и разработанные на его основе инструменты для использования всей мощности передовых технологий визуализации для обеспечения генетического скрининга по всему геному для пространственных субклеточных фенотипов in situ.