Cellulär funktion i vävnad är beroende av den lokala miljön. Kartläggning av cellers molekylära egenskaper samtidigt som de skaffar sig deras exakta placering i en vävnad är avgörande för en bättre förståelse av sjukdomen.
Framväxten av rumslig transkriptomik har möjliggjort kartläggning av genuttryck i genomskala. Ändå saknas förmågan att fånga rumslig epigenetisk information om vävnad på cellnivå och genomskala. Nu, ett team av Yale och Karolinska Institutets forskare har utvecklat en teknologi för rumsligt upplöst kromatintillgänglighetsprofilering av vävnadssnitt. Metoden skulle kunna bidra till att skapa detaljerade molekylära atlaser av enskilda celler i olika vävnader och syftar till att bättre förstå hur sjukdomar utvecklas.
Metoden definierar vilka regioner i kromatin är tillgängliga över hela genomet i celler på specifika platser i en vävnad.
Genaktivering kräver denna kromatintillgänglighet, som ger distinkta insikter om det molekylära tillståndet hos en viss cell. Ett betydande framsteg när det gäller att förstå cellidentitet, celltillstånd och de underliggande mekanismerna som styr uttrycket av gener – känd som epigenetik – i utvecklingen av olika vävnader eller sjukdomar är förmågan att kombinera analysen av kromatintillgänglighet med den rumsliga placeringen av celler.
Rong Fan, professor i biomedicinsk teknik vid Yale, sa: "Nu kan vi identifiera celltyperna för att bygga en rumslig cellatlas baserad på kromatintillgänglighet. Vi kan direkt se celltyperna på en epigenetisk nivå för en bättre definition av celltillstånd eller för att upptäcka celltyper."
Forskare profilerade både mus- och mänskliga vävnader med en metod som kallas "spatial-ATAC-seq." Genom att använda denna metod på hjärnvävnad kunde forskare se hur invecklat olika hjärnregioner utvecklas. För att få insikt i organisationen av immuncellstyper applicerade de det också på den mänskliga tonsillvävnaden.
Fan sa, "Vi kommer att få en opartisk global bild, och en mycket finare upplösningsvy, av alla möjliga celltillstånd, och ännu viktigare, "se" var de är i vävnaden. Det är ett kraftfullt verktyg för att bygga cellkartor och cellatlaser.”
Yanxiang Deng, en postdoktor i Fans labb och huvudförfattare till studien, sa att genom att använda den nya metoden kunde de identifiera epigenomet av celltyper i musens hjärnvävnad på deras ursprungliga plats."
Goncalo Castelo-Branco, professor i gliacellsbiologi vid Karolinska Institutet, sade, "Att tillämpa rumslig ATAC-Seq i sjuka vävnader kan göra det möjligt för oss inom en snar framtid att identifiera övergångar mellan epigenetiska tillstånd i specifika celler i samband med sjukdomsnischen, vilket kommer att ge insikter om de molekylära mekanismer som medierar förvärvet av patologiska celltillstånd. ”
Tidskriftsreferens:
- Deng, Y., Bartosovic, M., Ma, S. et al. Rumslig profilering av kromatintillgänglighet i mus och mänskliga vävnader. Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05094-1
