《Nature Biotechnology》新技術(shù)增強(qiáng)了對(duì)染色質(zhì)組織的認(rèn)識(shí)

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2024-10-22 12:37:00【大中小】

摘要：研究人員開(kāi)發(fā)了一種名為“液滴Hi-C”的新技術(shù)。

加州大學(xué)圣地亞哥分校表觀基因組學(xué)中心（C4E）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種名為“液滴Hi-C（Droplet Hi-C）”的新技術(shù)，該技術(shù)使科學(xué)家能夠快速確定染色質(zhì)組織，即細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的排列。

染色質(zhì)組織影響著我們細(xì)胞中基因的激活方式，進(jìn)而影響著這些細(xì)胞的功能。除了比現(xiàn)有的研究染色質(zhì)組織的方法更快之外，液滴Hi-C更便宜，這可以使科學(xué)家更容易理解基因如何影響復(fù)雜疾病的進(jìn)展，如癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

圖1 Droplet Hi-C的概述和性能

在最新的科學(xué)研究中，分析染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法取得了重要進(jìn)展。目前，傳統(tǒng)的染色質(zhì)構(gòu)象分析方法在異質(zhì)組織中應(yīng)用受限，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化分析。為了解決這一問(wèn)題，科學(xué)家們引入了一種名為Droplet Hi-C的技術(shù)，該技術(shù)利用商業(yè)化的微流控設(shè)備，在液滴中進(jìn)行高通量的單細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象分析。通過(guò)Droplet Hi-C技術(shù)，研究人員成功繪制了小鼠皮層的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，并分析了主要皮層細(xì)胞類(lèi)型的基因調(diào)控程序。此外，該技術(shù)還被應(yīng)用于人類(lèi)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、結(jié)直腸癌和血癌細(xì)胞中的拷貝數(shù)變異、結(jié)構(gòu)變異和染色體外DNA的檢測(cè)，揭示了治療過(guò)程中的克隆動(dòng)態(tài)和其他致癌事件。

為了進(jìn)一步提升分析的深度，科學(xué)家們對(duì)Droplet Hi-C技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使其能夠同時(shí)對(duì)單細(xì)胞中的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行聯(lián)合分析。這為探索正常組織和腫瘤中染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)之間的聯(lián)系提供了便利。

這項(xiàng)研究發(fā)表在10月18日的《Nature Biotechnology》雜志上，由C4E主任、加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院細(xì)胞與分子醫(yī)學(xué)系教授Bing Ren博士領(lǐng)導(dǎo)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，液滴Hi-C可以推動(dòng)新藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，并有助于解釋癌癥如何進(jìn)化到抵抗治療。這項(xiàng)技術(shù)也可以應(yīng)用于臨床環(huán)境，在那里它可以提供個(gè)性化的疾病進(jìn)展和治療方案。

去年中山大學(xué)丁俊軍、暨南大學(xué)范麗麗及四川大學(xué)曾筱茜團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《Nature Structural & Molecular Biology》上的研究，介紹了一種單細(xì)胞多模式組學(xué)方法——單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（scCARE-seq），該方法允許同時(shí)檢測(cè)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和信使RNA表達(dá)。通過(guò)scCARE-seq，研究人員觀察到與單細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象捕獲相比，細(xì)胞簇的分離得到了改善。

圖2 Droplet Hi-C能夠?qū)Ξ愘|(zhì)組織中的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行可擴(kuò)展的單細(xì)胞分析

今年7月，在植物學(xué)領(lǐng)域，清華大學(xué)生命學(xué)院孫前文團(tuán)隊(duì)的研究揭示了植物異染色質(zhì)染色中心形成的分子及進(jìn)化機(jī)制。該研究指出，異染色質(zhì)蛋白ADCP1通過(guò)與其互作蛋白HMGA以及異染色質(zhì)進(jìn)行多價(jià)態(tài)互作介導(dǎo)的相分離，促進(jìn)染色中心的形成和轉(zhuǎn)座子沉默。

Droplet Hi-C技術(shù)的出現(xiàn)不僅解決了異質(zhì)組織中染色質(zhì)分析的關(guān)鍵難題，還增強(qiáng)了我們對(duì)基因調(diào)控的理解。這些技術(shù)的發(fā)展為我們提供了更深入地探索生命科學(xué)問(wèn)題的工具，特別是在基因表達(dá)調(diào)控和疾病治療領(lǐng)域。

參考資料

[1] Droplet Hi-C enables scalable, single-cell profiling of chromatin architecture in heterogeneous tissues