了解细胞类型和疾病如何发展的新技术

目前正在努力创建不同组织中单个细胞的详细分子图谱，旨在更好地了解疾病是如何发展的。现在，耶鲁大学和卡罗林斯卡医学院的一组研究人员开发了一种技术，使这一目标更近了一步。研究结果发表在《自然》杂志上。

细胞在组织中的功能取决于它们的局部环境。绘制细胞的分子特性，同时获取它们在组织中的确切位置对于更好地了解疾病至关重要。耶鲁大学生物医学工程教授Rong Fan和卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理学系神经胶质细胞生物学教授Gonçalo Castelo-Branco领导了一个研究小组开发了一项新技术来做到这一点。

它允许他们定义染色质的哪些区域 - 包装在细胞核内的DNA和蛋白质复合物 - 在组织中特定位置的细胞中可以全基因组访问。这种染色质可及性是基因被激活所必需的，为任何给定细胞的分子状态提供了独特的见解。将分析染色质可及性的能力与细胞的空间位置相结合是一项突破，可以提高我们对细胞身份、细胞状态以及决定不同组织或疾病发育中基因表达的潜在机制的理解 - 称为表观遗传学。

构建空间细胞图谱

“现在我们可以识别细胞类型，以建立基于染色质可及性的空间细胞图谱，”Fan在耶鲁大学的新闻稿中说。“我们可以直接在表观遗传水平上看到细胞类型，以便更好地定义细胞状态或发现细胞类型。

研究人员使用“空间-ATAC-seq”对小鼠和人体组织进行了分析。将这种技术应用于脑组织揭示了不同大脑区域复杂的发育过程。他们还将其应用于人类扁桃体组织，这为免疫细胞类型的组织提供了洞察力。

“我们将获得所有可能的细胞状态的公正全局视图和更精细的分辨率视图，更重要的是，'看到'它们在组织中的位置，”Fan说。“它是构建细胞图谱和细胞图谱的强大工具。

鉴定表观基因组细胞类型

Fan实验室的博士后助理，该研究的主要作者Yanxiang Deng说，通过使用新方法，他们能够在其原生位置的小鼠脑组织中识别细胞类型的表观基因组。

“在患病组织中应用空间ATAC-Seq可能使我们能够很快确定疾病生态位背景下特定细胞中表观遗传状态之间的转变，这将提供介导病理细胞状态获取的分子机制的见解，”Castelo-Branco补充道。

一项雄心勃勃的全球计划已经实施，以绘制所有人体器官和不同组织类型的所有不同细胞类型。单细胞测序对这项工作至关重要，但很难将细胞类型的位置映射到原始组织环境。这项工作首次允许直接观察由全局表观遗传状态定义的组织中的细胞类型。

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