Die Chromatinpräparation aus schnappgefrorenem Gewebe bleibt eine Herausforderung, da die Anzahl der Schritte optimiert werden muss, um reproduzierbare und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Die meisten der bereits veröffentlichten Protokolle 16,23 erfordern eine Gewebezerkleinerung vor der manuellen Dissoziation (Douncing). Wir haben versucht, Schritte, die einen Proteinabbau provozieren könnten, vor der Fixierung der Probe so weit wie möglich zu vermeiden. Der Pulverisierungsschritt wird bereits in gefrorenen Leberpräparaten24 verwendet und macht die manuelle Dissoziation einfacher und reproduzierbarer (siehe Figur 2a). Durch die Verwendung eines Mörtels, der speziell für 1,5-ml-Röhrchen entwickelt wurde (siehe Protokolle), wird der Probenverlust während des Pulverisierungsprozesses reduziert, so dass kleine Gewebemengen wie Leberbiopsieproben verarbeitet werden können. Prinzipiell ist eine direkte Gewebehomogenisierung ohne Mahlschritte möglich; Allerdings hat die Gewebehomogenisierung ohne vorherige Pulverisierung unserer Erfahrung nach eine schlechtere Reproduzierbarkeit und das Auftreten von Problemen für nachgelagerte Anwendungen war höher (Daten nicht gezeigt).
Die meisten Probleme, die bei der Herstellung von Chromatin aus Geweben auftreten, ergeben sich aus der Beschaffenheit dieser Proben und der Unfähigkeit, richtig zu überprüfen, ob die Zellhaufen klein genug sind, um ohne Qualitätsverlust fixiert zu werden. Darüber hinaus wäre die Überprüfung jedes Aliquots bei jedem Schritt zeitaufwändig und würde die Wahrscheinlichkeit eines Proteinabbaus erhöhen.
Die Fixierung (Schritt 3.9) ist ein grundlegender und entscheidender Teil der Chromatinpräparation. Aufgrund der Beschaffenheit des Gewebes wurde der Fixierungsschritt verzögert, bis das Gewebe homogenisiert war. Ein solcher aufgeschobener Fixierungsschritt hat den Vorteil, eine homogenere Zellsuspension zu erzeugen. Wir sind uns jedoch bewusst, dass es bei besonders manipulationsempfindlichen Zielen notwendig sein kann, die Fixierung erst kurz vor Schritt 3.6 durchzuführen. Dies würde dazu beitragen, extrem empfindliche Proteine oder PTMs zu schützen, obwohl es die Größe der Zellhaufen vergrößern kann, die, wenn sie fixiert werden, zu inhomogener Scherung führen können. Die Konzentration der im Protokoll verwendeten FA-Lösung ist Standard, kann jedoch modifiziert werden, um die Gesamtfixierung zu verbessern. Die hier gewählte Fixierzeit entspricht auch den im Feld üblichen Standardbedingungen. Bei einer höheren Konzentration der Fixierlösung kann die Fixierzeit verkürzt werden, während sie bei einer geringeren Menge erhöht werden sollte. Der Bediener sollte bedenken, dass eine Änderung der Fixierungszeit entweder zu einer Überfixierung der Probe führen oder Raum für den Proteinabbau schaffen kann. Im Falle der Ausfällung großer Komplexe (oder eines Teils davon) und TFs wäre es vorteilhaft, eine zweistufige Fixierung mit einer DSG-Lösung gefolgt von einer FA-Lösung durchzuführen25,26. DSG würde in diesem Fall Protein-Protein-Interaktionen stabilisieren, während Formaldehyd hauptsächlich auf direkte DNA-Protein-Interaktionen wirkt27.
Der Betreiber sollte die Möglichkeit in Betracht ziehen, ab Schritt 6.7 ein säulenbasiertes Kit für die DNA-Aufreinigung zu implementieren, das schneller ist und keine toxischen Verbindungen verwendet. Es wird jedoch immer eine gewisse Menge an ungebundener DNA geben, die verloren geht. Aus diesem Grund empfehlen wir die klassische Phenol-Chloroform-Extraktion mit anschließender EtOH-Fällung. Darüber hinaus kann es vor dem Ausführen des Agarosegels (Schritt 7.2) von Vorteil sein, die DNA-Konzentration zu messen und für jede Vertiefung die gleiche Menge zu laden, um ein klareres Bild zu erhalten.
Eine Einschränkung dieses Protokolls ergibt sich aus der Tatsache, dass wir dieses Protokoll nur mit Leberproben von chimären Mäusen der menschlichen Leber erforscht und angewendet haben28. Die Leber besteht per se aus Epithel- und Bindegewebe29. Im Falle einer Erkrankung kann fibrotisches Gewebe und Fettgewebe vorhanden sein30,31, was zu zusätzlichen Herausforderungen bei der Gewebezerstörung führt. Wir sind uns jedoch bewusst, dass unser Protokoll nicht auf Knochen, Muskeln und Fettgewebe angewendet werden darf, ohne die Dissoziations- und Beschallungsschritte zu optimieren. Zu beachten ist, dass jedes Gewebe in irgendeiner Weise optimiert werden muss, da es kein Protokoll gibt, das für alle geeignet ist, wie z. B. für Zellkulturproben15. Wir glauben jedoch, dass dieses Protokoll mit wenig oder gar keiner Optimierung erfolgreich auf andere Gewebe angewendet werden könnte, die in ihrer Zusammensetzung Ähnlichkeiten mit der Leber aufweisen, wie z. B. Lungen-, Darm-, Magen-, Bauchspeicheldrüsen- oder Nierengewebe.
Unser Protokoll wurde auch erfolgreich zur Analyse von TFs und Histonmodifikationen auf dem HBV-Episom mit kovalent geschlossener DNA (cccDNA) eingesetzt32. Dies eröffnet die Chance, einen solchen Ansatz auf andere virale Genome anzuwenden, die die Leber betreffen, wie z. B. das humane Cytomegalievirus33 (hCMV) und das humane Adenoviren34 (HAdV). Es ist nicht ausgeschlossen, dass es möglich wäre, andere DNA-Viren zu analysieren, die eine persistierende Infektion in anderen Geweben etablieren, wie z.B. Kaposi-Sarkom-Herpesvirus35 (KHSV), Herpes-simplex-Virus 36 (HSV1/2), Polyomaviren, Epstein-Barr-Virus37 (EBV).