Chromosomenkarte durch Genomsequenzierung ermöglicht das Verständnis der Chromatinzugänglichkeit auf genomweiter Ebene.

Genexpression kann durch die Veränderung der topologischen Struktur von Chromatin oder durch Chromatinmodifikationen reguliert werden. Die dynamische Umgestaltung von Chromatin steht in engem Zusammenhang mit der embryonalen Entwicklung, dem Zellalterungsprozess, der Tumorentstehung, der Immunität und der Bestimmung des Zellschicksals. Darüber hinaus ist die dynamische Struktur von Chromatin auch mit der menschlichen Gesundheit verbunden. Die Chromatinzugänglichkeit, definiert durch die Offenheit des Chromatins, hat einen wichtigen Einfluss auf die Genexpression, die DNA-Replikation, die Reparatur und andere Lebensaktivitäten von Zellen und wird stets streng von den Zellen reguliert. Dies spiegelt die transkriptionale Aktivität des Chromatins wider, ist eine wichtige Richtung für die Erforschung der Regulierung der Genexpression und spielt eine bedeutende Rolle in der Mapping der epigenetischen Karte, Zellendifferenzierung und -entwicklung sowie das Auftreten und die Entwicklung verschiedener Krankheiten.

Einzelzell-Sequenzierung und ATAC-seq angewendet zur Kartierung der Chromatinzugänglichkeit des menschlichen Genoms auf Einzelzellebene.

Zellen in verschiedenen Organen und Geweben des menschlichen Körpers sind hochspezialisiert, und ihre spezialisierten Funktionen werden durch CRE reguliert. Um die Aktivität von genregulatorischen Elementen in verschiedenen Zelltypen und Geweben des menschlichen Körpers zu profilieren, wendeten die Forscher Einzelzell-Chromatinzugänglichkeitsassays auf 30 erwachsene menschliche Gewebetypen von mehreren Spendern an. Der Autor analysierte etwa 600.000 Zellen aus 30 menschlichen Geweben mithilfe von Einzelzell-Sequenzierungstechnologie, und die potenziellen CRE in den Zellen wurden identifiziert durch die Verwendung von ATAC-seqBasierend auf der integrierten Analyse der erhaltenen Ergebnisse und früherer Daten wurde die größte Karte der Chromatinzugänglichkeit von menschlichen Einzelzellen erstellt, und nahezu 1,2 Millionen cis-wirkende Elemente wurden in 222 Zellsubtypen annotiert, was wertvolle Referenzressourcen für die Analyse der Mechanismen der Gen-Transkriptionsregulation und der Pathogenese menschlicher komplexer Krankheiten bietet. Diese Studie liefert wertvolle Referenzressourcen zur Analyse der Mechanismen der Gen-Transkriptionsregulation und der Pathogenese menschlicher komplexer Krankheiten.

Analyse der Chromatinzugänglichkeit einzelner Zellen in 30 erwachsenen Primärgeweben, die für sci-A TAC-seq verwendet wurden.

Anzahl der sci-A TAC-seq-Zellen pro Gewebetyp für 30 adulte und 15 menschliche fetale Gewebetypen, die integriert wurden.

Analyse des Einzelzell-Atlas der dynamischen Chromatin von Immunzellen bei Nierenzellkarzinom durch Mehrgruppenmethode

Das Nierenzellkarzinom (ccRCC) ist ein Tumor, der auf Immuntherapie anspricht. Die Entwicklung von Immun-Checkpoint-Inhibitoren hat das Management des fortgeschrittenen RCC verändert. Dennoch haben die meisten Patienten entweder eine primäre Resistenz gegen Therapien oder entwickeln nach einer anfänglichen Reaktion eine Resistenz. RCC weist im Vergleich zu anderen immunreaktiven soliden Tumoren einzigartige Merkmale auf, darunter eine moderate Mutationslast und die Assoziation einer erhöhten Infiltration von CD8+ T-Zellen mit einer schlechteren Prognose. Folglich ist es entscheidend, um neue und verbesserte immunbasierte RCC-Behandlungsmethoden zu entwickeln, den Entwicklungs- und Funktionsstatus der Immunzellen der Patienten zu verstehen. Eine aktuelle Studie verwendet die Technologie der Einzelzell-Assays für transposase-zugängliche Chromatinanalyse mittels Sequenzierung, um die Chromatin-Karte der T-Zellen in normalen und Tumorgeweben von Patienten mit Nierenzellkarzinom zu untersuchen. Darüber hinaus wurden bei allen 8 Patienten scATAC-seq durchgeführt, wobei bei 4 Patienten ein abgestimmtes scATAC-seq und scRNA-seq sowie abgestimmte Transkriptom-Sequenzierung und TCR-Sequenzierung im Rahmen des scRNA-seq durchgeführt wurden. Die Daten zeigen, dass intratumorale CD8+ T-Zellen ein Kontinuum dysfunktionaler Zustände aufweisen und eine umfassende Umgestaltung der Zugänglichkeit regulatorischer Elemente durch die Untersuchung der Chromatinlandschaften von T-Zellen aus malignen und nicht-malignen Geweben von Patienten mit ccRCC demonstrieren. Diese Studie bietet eine wertvolle Ressource zur Analyse der epigenetischen und transkriptionalen Heterogenität von T-Zellen im ccRCC, und diese umfassenden Einzelzellkarten der T-Zellen helfen, die T-Zell-Biologie von Krebspatienten zu verstehen und können Behandlungsstrategien leiten, um die durch die Heterogenität der Immunzellen verursachte Medikamentenresistenz zu überwinden.

Einzelzell-Chromatinzugänglichkeit von T-Zellen in ccRCC

Workflow zur Integration von scATAC-seq- und scRNA-seq-Daten aus denselben Proben

Mit einem globalen Verständnis der Chromatinzugänglichkeit auf genomweiter Ebene können wir die effektiven regulatorischen Elemente in der Gen-Transkriptionsregulation entschlüsseln und neue Ideen für ein besseres Verständnis der Pathogenese von Krankheiten liefern.

Referenzen:

1. Zhang, Kai u. a. "Ein Einzelzell-Atlas der Chromatinzugänglichkeit im menschlichen Genom." Zellvolumen 184,24 (2021): 5985-6001.e19.
2. Tang, Fanying u. a. "Chromatinprofile klassifizieren kastrationsresistente Prostatakrebsarten und deuten auf therapeutische Ziele hin." Wissenschaft (New York, N.Y.) Bd. 376,6596 (2022): eabe1505.
3. Kourtis, Nikos u. a. "Eine Einzelzellkarte der dynamischen Chromatinlandschaften von Immunzellen im Nierenzellkarzinom." Naturkrebs Bd. 3,7 (2022): 885-898.