Die Zellfunktion im Gewebe ist abhängig von der lokalen Umgebung. Die Kartierung der molekularen Eigenschaften von Zellen bei gleichzeitiger Erfassung ihrer genauen Lage innerhalb eines Gewebes ist für ein besseres Verständnis der Krankheit von entscheidender Bedeutung.
Das Aufkommen der räumlichen Transkriptomik hat die Kartierung der Genexpression im Genommaßstab ermöglicht. Dennoch fehlt die Fähigkeit, räumliche epigenetische Informationen von Gewebe auf zellulärer Ebene und auf Genomebene zu erfassen. Nun, ein Team von Yale und Forscher des Karolinska Institutet haben eine Technologie für die räumlich aufgelöste Chromatin-Zugänglichkeitsprofilierung von Gewebeschnitten entwickelt. Die Methode könnte dabei helfen, detaillierte molekulare Atlanten einzelner Zellen in verschiedenen Geweben zu erstellen und soll helfen, die Entstehung von Krankheiten besser zu verstehen.
Die Methode definiert, welche Regionen der Chromatin sind genomweit in Zellen an bestimmten Stellen in einem Gewebe zugänglich.
Die Genaktivierung erfordert diese Chromatinzugänglichkeit, die deutliche Einblicke in den molekularen Zustand einer bestimmten Zelle bietet. Ein bedeutender Fortschritt beim Verständnis der Zellidentität, des Zellzustands und der zugrunde liegenden Mechanismen, die die Expression von Genen steuern – bekannt als Epigenetik – bei der Entwicklung verschiedener Gewebe oder Krankheiten ist die Möglichkeit, die Analyse der Chromatin-Zugänglichkeit mit der räumlichen Lokalisierung von Zellen zu kombinieren.
Rong Fan, Professor für Biomedizintechnik in Yale, sagte: „Jetzt können wir die Zelltypen identifizieren, um einen räumlichen Zellatlas basierend auf der Zugänglichkeit von Chromatin zu erstellen. Wir können die Zelltypen direkt auf epigenetischer Ebene sehen, um Zellzustände besser zu definieren oder Zelltypen zu entdecken.“
Wissenschaftler profilierten sowohl Maus- als auch menschliches Gewebe mit einer Methode namens "spatial-ATAC-seq". Die Anwendung dieser Methode auf Gehirngewebe ermöglichte es den Wissenschaftlern zu sehen, wie kompliziert sich verschiedene Gehirnregionen entwickeln. Um einen Einblick in die Organisation von Immunzelltypen zu erhalten, wandten sie es auch auf das menschliche Tonsillengewebe an.
Fan sagte, „Wir erhalten eine unvoreingenommene globale Ansicht und eine viel feinere Auflösung aller möglichen Zellzustände und, was noch wichtiger ist, ‚sehen', wo sie sich im Gewebe befinden. Es ist ein leistungsstarkes Tool zum Erstellen von Zellkarten und Zellatlanten.“
Yanxiang Deng, ein Postdoktorand in Fans Labor und Hauptautor der Studie, sagte das Mit der neuen Methode konnten sie das Epigenom von Zelltypen im Gehirngewebe der Maus an ihrem ursprünglichen Ort identifizieren.“
Goncalo Castelo-Branco, Professor für Gliazellbiologie am Karolinska Institutet, sagte, „Die Anwendung von räumlichem ATAC-Seq in erkrankten Geweben könnte es uns in naher Zukunft ermöglichen, Übergänge zwischen epigenetischen Zuständen in spezifischen Zellen im Zusammenhang mit der Krankheitsnische zu identifizieren, was Einblicke in die molekularen Mechanismen geben wird, die den Erwerb pathologischer Zellzustände vermitteln. ”
Journal Referenz:
- Deng, Y., Bartosovic, M., Ma, S. et al. Räumliche Profilierung der Chromatin-Zugänglichkeit in Maus- und menschlichen Geweben. Natur (2022). zurück 10.1038/s41586-022-05094-1
