Η κυτταρική λειτουργία στον ιστό εξαρτάται από το τοπικό περιβάλλον. Η χαρτογράφηση των μοριακών ιδιοτήτων των κυττάρων κατά την απόκτηση της ακριβούς θέσης τους μέσα σε έναν ιστό είναι απαραίτητη για την καλύτερη κατανόηση της νόσου.
Η εμφάνιση της χωρικής μεταγραφικής κατέστησε δυνατή τη χαρτογράφηση γονιδιακής έκφρασης σε κλίμακα γονιδιώματος. Ωστόσο, η ικανότητα σύλληψης χωρικών επιγενετικών πληροφοριών του ιστού σε κυτταρικό επίπεδο και κλίμακα γονιδιώματος λείπει. Τώρα, μια ομάδα από Yale και οι ερευνητές του Ινστιτούτου Karolinska ανέπτυξαν μια τεχνολογία για χωρικά διαχωρισμένο προφίλ προσβασιμότητας χρωματίνης τμημάτων ιστού. Η μέθοδος θα μπορούσε να βοηθήσει στη δημιουργία λεπτομερών μοριακών άτλαντων μεμονωμένων κυττάρων σε διαφορετικούς ιστούς και στοχεύει να κατανοήσει καλύτερα πώς αναπτύσσονται οι ασθένειες.
Η μέθοδος ορίζει ποιες περιοχές του χρωματίνη είναι προσβάσιμα σε όλο το γονιδίωμα σε κύτταρα σε συγκεκριμένες θέσεις σε έναν ιστό.
Η γονιδιακή ενεργοποίηση απαιτεί αυτή την προσβασιμότητα στη χρωματίνη, η οποία προσφέρει ξεχωριστές γνώσεις για τη μοριακή κατάσταση οποιουδήποτε συγκεκριμένου κυττάρου. Σημαντική πρόοδος στην κατανόηση της κυτταρικής ταυτότητας, της κυτταρικής κατάστασης και των υποκείμενων μηχανισμών που ελέγχουν την έκφραση των γονιδίων – γνωστοί ως επιγενετική – στην ανάπτυξη διαφόρων ιστών ή ασθενειών είναι η ικανότητα συνδυασμού της ανάλυσης της προσβασιμότητας της χρωματίνης με τη χωρική θέση των κυττάρων.
Ο Rong Fan, καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Yale, είπε: «Τώρα μπορούμε να αναγνωρίσουμε τους τύπους κυττάρων για να δημιουργήσουμε έναν άτλαντα χωρικών κυττάρων με βάση την προσβασιμότητα της χρωματίνης. Μπορούμε να δούμε άμεσα τους κυτταρικούς τύπους σε επιγενετικό επίπεδο για έναν καλύτερο ορισμό των κυτταρικών καταστάσεων ή για να ανακαλύψουμε κυτταρικούς τύπους».
Οι επιστήμονες δημιούργησαν το προφίλ τόσο του ποντικού όσο και του ανθρώπινου ιστού χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που ονομάζεται «spatial-ATAC-seq». Η χρήση αυτής της μεθόδου στον εγκεφαλικό ιστό επέτρεψε στους επιστήμονες να δουν πόσο περίπλοκα αναπτύσσονται διάφορες περιοχές του εγκεφάλου. Για να κατανοήσουν την οργάνωση των τύπων κυττάρων του ανοσοποιητικού, το εφάρμοσαν επίσης στον ιστό των ανθρώπινων αμυγδαλών.
Ο φαν είπε, «Θα έχουμε μια αμερόληπτη παγκόσμια άποψη και μια πολύ πιο λεπτή άποψη ανάλυσης όλων των πιθανών κυτταρικών καταστάσεων, και το πιο σημαντικό, «δείτε» πού βρίσκονται στον ιστό. Είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τη δημιουργία χαρτών κυττάρων και άτλαντων κυττάρων».
Ο Yanxiang Deng, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Fan και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, είπε ότι Με τη χρήση της νέας μεθόδου, θα μπορούσαν να αναγνωρίσουν το επιγονιδίωμα των τύπων κυττάρων στον εγκεφαλικό ιστό του ποντικού στην εγγενή τους θέση».
Goncalo Castelo-Branco, καθηγητής βιολογίας γλοιακών κυττάρων στο Karolinska Institutet, είπε, «Η εφαρμογή του χωρικού ATAC-Seq σε ασθενείς ιστούς μπορεί να μας επιτρέψει στο εγγύς μέλλον να εντοπίσουμε μεταβάσεις μεταξύ επιγενετικών καταστάσεων σε συγκεκριμένα κύτταρα στο πλαίσιο της θέσης της νόσου, κάτι που θα δώσει πληροφορίες για τους μοριακούς μηχανισμούς που μεσολαβούν στην απόκτηση παθολογικών κυτταρικών καταστάσεων. ”
Αναφορά στο περιοδικό:
- Deng, Υ., Bartosovic, Μ., Ma, S. et αϊ. Χωρικό προφίλ προσβασιμότητας χρωματίνης σε ιστούς ποντικού και ανθρώπου. Φύση (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05094-1
