Kelly Parliament, scienziata applicativa del personale presso Beckman Coulter Life Sciences, spiega come l’automazione sta migliorando l’efficienza dei flussi di lavoro trascrittomici a cellula singola.
La trascrittomica unicellulare si sta rapidamente evolvendo da uno strumento di ricerca di nicchia a una pietra miliare dell’innovazione biomedica. Questo perché questa tecnologia emergente rappresenta un importante passo avanti rispetto al tradizionale sequenziamento dell’RNA, che calcola la media dell’espressione genica in una popolazione di cellule. La trascrittomica unicellulare fornisce una visione molto più dettagliata dell’eterogeneità cellulare, consentendo ai ricercatori di scoprire le caratteristiche e i comportamenti unici delle singole cellule all’interno di tessuti complessi – informazioni che altrimenti potrebbero essere mascherate nelle analisi di massa. Ciò promette di favorire progressi nel cancro, nell’immunologia, nella terapia cellulare e genica (CGT) e altro ancora.
Tuttavia, la crescente domanda di tecnologie trascrittomiche unicellulari sta sollevando numerose sfide. I flussi di lavoro tradizionali a cellula singola richiedono processi manuali laboriosi che rendono difficile per i ricercatori gestire più di 24 campioni al giorno. Per migliorare l’efficienza e l’accessibilità della trascrittomica unicellulare per i ricercatori in tutto lo spettro dello sviluppo biofarmaceutico, gli operatori del settore devono collaborare per sviluppare soluzioni scalabili e ad alto rendimento che semplifichino i flussi di lavoro e accelerino i tempi di consegna.
Con questi obiettivi in mente, Beckman Coulter Life Sciences e 10x Genomics sono state collaborando dal 2023 per migliorare i flussi di lavoro dell’espressione genica a cellula singola con l’automazione. Il nostro obiettivo è automatizzare i processi manuali come la preparazione delle librerie e farlo in modi che siano coerenti e robusti quanto ciò che viene tradizionalmente ottenuto con i processi manuali. La nostra esperienza di lavoro con Single Cell Discoveries (SCD) BV, un’organizzazione di ricerca a contratto (CRO) specializzata nel sequenziamento di singole cellule, dimostra come l’automazione possa migliorare i flussi di lavoro trascrittomici di singole cellule.
Automatizzazione della preparazione delle librerie
Per i flussi di lavoro trascrittomici tradizionali a cellula singola, la preparazione delle librerie richiede processi manuali precisi e reagenti che devono essere mantenuti a temperature stabili per garantire risultati coerenti. L’esecuzione di soli 24 campioni al giorno può ritardare notevolmente progetti di grandi dimensioni. Migliorare l’efficienza dei flussi di lavoro trascrittomici a cellula singola con l’automazione riduce il tempo necessario, consentendo ai ricercatori di dedicare più tempo all’analisi dei risultati e accelerando significativamente il completamento del progetto.
Quando i clienti di SCD iniziarono a richiedere campioni di dimensioni maggiori, il CRO cercò una tecnologia che gli permettesse di analizzare più di 24 campioni al giorno mantenendo un tempo di consegna compreso tra quattro e sei settimane. Per raggiungere questo obiettivo, SCD ha collaborato con Beckman Coulter Life Sciences e 10x Genomics per automatizzare la preparazione delle librerie, con l’obiettivo di poter elaborare fino a 96 campioni al giorno.
SCD ha optato per un sistema che automatizza la preparazione delle librerie con pipettaggio flessibile e gestione del flusso di lavoro. Il sistema consente configurazioni a braccio singolo e doppio con teste multicanale e pipettaggio Span-8. Ciò consente il pipettaggio con diversi tipi di materiale da laboratorio a volumi variabili e la libertà di pipettare il numero preciso di campioni da analizzare, anziché piastre intere. Un dispositivo di raffreddamento integrato aiuta a modulare le temperature durante il flusso di lavoro.
“Oltre ad analizzare il triplo dei campioni al giorno rispetto alla preparazione manuale delle librerie, SCD ha visto il tempo dedicato agli scienziati di laboratorio precipitare da più di cinque ore a un’ora”, ha affermato Michiel Fokkelman, PhD, scienziato dell’automazione per SCD, durante una conferenza stampa. seminario Web nel maggio 2025. Un altro grande vantaggio dell’automazione dei flussi di lavoro trascrittomici unicellulari è la riduzione degli errori, ha aggiunto Fokkelman.
“Vediamo meno variabilità nei dati”, ha affermato. “I robot in genere non commettono errori di pipettaggio, mentre un essere umano, ovviamente, potrebbe potenzialmente commettere errori. Quindi otteniamo molta standardizzazione nel flusso di lavoro e molta più coerenza nel prodotto finale.”
Il futuro della ricerca sulle singole cellule
L’automazione continuerà a migliorare i flussi di lavoro a cella singola. Gli sviluppatori di tecnologia stanno lavorando all’automazione di altri processi, tra cui la sintesi del cDNA e l’analisi delle proteine sulla superficie cellulare. Un’altra area in rapido progresso è la profilazione del Variable Diversity Joining (VDJ), che consente ai ricercatori di analizzare le cellule immunitarie – cellule T e B – a livello di singola cellula. Una maggiore automazione di questi processi migliora la tracciabilità e la coerenza tra i set di campioni, riducendo la necessità per i ricercatori di replicare gli esperimenti più volte.
I dettagli granulari scoperti dalla ricerca focalizzata sulla trascrittomica unicellulare alla fine andranno a beneficio dei pazienti. Migliorare la capacità dei ricercatori di comprendere l’attività delle cellule T e B potrebbe portare a immunoterapie più efficaci per il cancro e altre malattie. Nello sviluppo di farmaci, la trascrittomica unicellulare sta rivelando nuovi dettagli su come i farmaci influenzano tutte le diverse cellule del corpo, svelando informazioni sul meccanismo d’azione, sugli effetti collaterali e altro ancora.
Con una maggiore automazione, la trascrittomica unicellulare si sta rapidamente evolvendo in uno strumento prezioso per comprendere la complessità delle cellule umane. Questa tecnologia si trova su una traiettoria simile a quella del sequenziamento di prossima generazione, passando dal regno dei laboratori specializzati al mainstream della ricerca biomedica. Le collaborazioni tra CRO, sviluppatori di tecnologia e innovatori biofarmaceutici continueranno a far avanzare la trascrittomica unicellulare, aiutando i ricercatori a rispondere a domande a cui prima non potevano rispondere, con maggiore chiarezza e risultati riproducibili.
