De celfunctie in weefsel is afhankelijk van de lokale omgeving. Het in kaart brengen van de moleculaire eigenschappen van cellen en het verkrijgen van hun exacte locatie in een weefsel is essentieel voor een beter begrip van de ziekte.
De opkomst van ruimtelijke transcriptomics heeft het in kaart brengen van genexpressie op genoomschaal mogelijk gemaakt. Toch ontbreekt het vermogen om ruimtelijke epigenetische informatie van weefsel op cellulair niveau en op genoomschaal vast te leggen. Nu, een team van Yale en Karolinska Institutet-onderzoekers hebben een technologie ontwikkeld voor ruimtelijk opgeloste chromatinetoegankelijkheidsprofilering van weefselsecties. De methode kan helpen bij het maken van gedetailleerde moleculaire atlassen van individuele cellen in verschillende weefsels en is bedoeld om beter te begrijpen hoe ziekten zich ontwikkelen.
De methode definieert welke regio's van de chromatine zijn genoombreed toegankelijk in cellen op specifieke locaties in een weefsel.
Genactivering vereist deze toegankelijkheid van chromatine, die duidelijke inzichten biedt in de moleculaire toestand van een bepaalde cel. Een belangrijke vooruitgang in het begrijpen van celidentiteit, celstatus en de onderliggende mechanismen die de expressie van genen regelen - bekend als: epigenetica – bij de ontwikkeling van verschillende weefsels of ziekten is het vermogen om de analyse van de toegankelijkheid van chromatine te combineren met de ruimtelijke locatie van cellen.
Rong Fan, hoogleraar biomedische technologie aan Yale, zei: “Nu kunnen we de celtypes identificeren om een ruimtelijke celatlas te bouwen op basis van chromatinetoegankelijkheid. We kunnen de celtypen direct op epigenetisch niveau zien voor een betere definitie van celtoestanden of om celtypen te ontdekken."
Wetenschappers hebben zowel muis- als menselijke weefsels geprofileerd met behulp van een methode genaamd 'spatial-ATAC-seq.' Door deze methode op hersenweefsel te gebruiken, konden wetenschappers zien hoe ingewikkeld verschillende hersengebieden zich ontwikkelen. Om inzicht te krijgen in de organisatie van immuunceltypes, pasten ze het ook toe op het menselijke amandelweefsel.
ventilator zei, “We zullen een onbevooroordeeld globaal beeld krijgen, en een veel fijnere resolutie, van alle mogelijke celtoestanden, en nog belangrijker, 'zien' waar ze zich in het weefsel bevinden. Het is een krachtig hulpmiddel voor het bouwen van celkaarten en celatlassen.”
Yanxiang Deng, een postdoctoraal medewerker in het laboratorium van Fan en hoofdauteur van de studie, zei dat: door de nieuwe methode te gebruiken, konden ze het epigenoom van celtypen in het hersenweefsel van de muis op hun oorspronkelijke locatie identificeren."
Goncalo Castelo-Branco, hoogleraar gliale celbiologie aan het Karolinska Institutet, zei, "Het toepassen van ruimtelijke ATAC-Seq in zieke weefsels zou ons in de nabije toekomst in staat kunnen stellen om overgangen tussen epigenetische toestanden in specifieke cellen in de context van de ziekteniche te identificeren, wat inzicht zal geven in de moleculaire mechanismen die de verwerving van pathologische cellulaire toestanden bemiddelen. ”
Journal Reference:
- Deng, Y., Bartosovic, M., Ma, S. et al. Ruimtelijke profilering van de toegankelijkheid van chromatine in muis- en menselijke weefsels. NATUUR (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05094-1
