Un flusso di lavoro integrato per studiare l'architettura del genoma spazio-temporale centrata sul promotore in popolazioni cellulari scarse
21 aprile 2023
L'espressione genica è regolata dalle interazioni dei promotori genici con gli elementi regolatori distali. Qui, descriviamo come basso input Capture Hi-C (liCHi-C) consenta l'identificazione di queste interazioni in tipi di cellule rare, che in precedenza non erano misurabili.
Con liCHi-C, la domanda principale a cui stiamo cercando di rispondere è come la cromatina interagisce nel nucleo e, quindi, di comprendere un nuovo livello di regolazione genica. Abbiamo dimostrato con liCHi-C che possiamo esplorare l'organizzazione del genoma di un dato campione, collegare la mutazione non codificante associata alla malattia con potenziali geni interessati e rilevare riarrangiamenti cromosomici, come la traslocazione, ad esempio, nei campioni tumorali. Ora possiamo esplorare l'organizzazione della cromatina 3D dei tipi di cellule cicatriziali, come le cellule staminali primarie o campioni clinici rilevanti.
Il nostro protocollo riduce i materiali di input e il tempo e il costo necessari per ottenere dati di qualità per esplorare l'organizzazione del genoma alla risoluzione del frammento di restrizione. liCHi-C sta espandendo la portata del campo dell'organizzazione della cromatina 3D, permettendoci di esplorare nuovi tipi di cellule precedentemente impossibili da analizzare. Grazie a liCHi-C, la comunità scientifica può esplorare la speciale regolazione dell'espressione genica.
Ad esempio, nella trasformazione maligna solo in una specifica sottopopolazione clonale all'interno di un tumore.
Visualizza la trascrizione completa e accedi a migliaia di video scientifici
Panoramica
Questo studio esplora come il Capture Hi-C a basso input (liCHi-C) possa identificare le interazioni tra promotori genici ed elementi regolatori distali in tipi cellulari rari. Il metodo migliora la comprensione della regolazione genica e delle interazioni della cromatina nel nucleo.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Regolazione genica
- Organizzazione della cromatina
- Analisi dei tipi cellulari
Sfondo
- L'espressione genica è influenzata dalle interazioni tra promotori ed elementi regolatori.
- I metodi precedenti avevano difficoltà ad analizzare tipi cellulari rari.
- Comprendere le interazioni della cromatina è fondamentale per ottenere informazioni sulla regolazione genica.
- liCHi-C offre un approccio innovativo per studiare queste interazioni.
Scopo dello studio
- Per studiare le interazioni della cromatina nel nucleo.
- Per collegare mutazioni non codificanti ai geni interessati.
- Per analizzare riarrangiamenti cromosomici in campioni clinici.
Metodi Utilizzati
- Protocollo Capture Hi-C con basso input (liCHi-C).
- Esplorazione dell'organizzazione cromatinica 3D.
- Analisi di cellule staminali primarie e campioni tumorali.
- Riduzione dei materiali necessari e dei costi per l'acquisizione dei dati.
Risultati principali
- Identificazione riuscita di interazioni geniche in tipi cellulari rari.
- Collegamento di mutazioni non codificanti a potenziali geni bersaglio.
- Rilevamento di riarrangiamenti cromosomici in campioni tumorali.
- Migliorata comprensione della regolazione dell'espressione genica nella trasformazione maligna.
Conclusioni
- liCHi-C amplia le capacità dell'analisi della cromatina 3D.
- Permette l'esplorazione di tipi cellulari precedentemente non misurabili.
- Questo metodo fornisce informazioni preziose sui meccanismi di regolazione genica.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
liCHi-C consente il mappaggio ad alta risoluzione di interazioni della cromatina centrate sui promotori in popolazioni cellulari rare o clinicamente rilevanti, superando le precedenti limitazioni di input. Questa capacità migliora la fiducia predittiva nel collegare mutazioni non codificanti e variazioni strutturali del genoma alla regolazione genica, impattando direttamente sulla scoperta precoce e sulla ricerca traslazionale. Il metodo supporta decisioni di portafoglio a rischio calibrato fornendo informazioni utili sull'architettura regolatoria genica in sistemi rilevanti per le malattie.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette l'analisi di reti di regolazione genica in tipi cellulari rari o primari.
- Consente la validazione funzionale delle target mappando le interazioni enhancer-promoter con risoluzione a livello di frammenti di restrizione.
- Facilita la riduzione del rischio meccanicistico collegando mutazioni non codificanti a geni target putativi.
- Migliora la sicurezza predittiva nella selezione delle target in contesti rilevanti per la malattia.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Prepara mappe di interazione della cromatina validate per saggi funzionali di genomica successivi.
- Standardizza l'acquisizione dei dati da campioni con basso input, favorendo la riproducibilità tra esperimenti.
- Consente una valutazione quantitativa dei cambiamenti nella struttura della cromatina in risposta a perturbazioni.
- Supporta flussi di lavoro scalabili per popolazioni cellulari rare e campioni clinici.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea i dati sulle interazioni della cromatina a biomarcatori rilevanti per le malattie e ad alterazioni genomiche.
- Garantisce continuità dalla scoperta alla validazione preclinica in tessuti primari e campioni tumorali.
- Consente il rilevamento di riarrangiamenti cromosomici, come traslocazioni, in contesti di ricerca clinica.
- Supporta decisioni di avanzamento personalizzate per il rischio chiarificando i meccanismi regolatori nei modelli di malattia.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
liCHi-C si integra nel continuum dalla scoperta alla fase preclinica consentendo una mappatura della cromatina centrata sui promotori in tipi cellulari rari, sostenendo sia la ricerca ipotetica che quella esplorativa.
- Biologia della scoperta: Facilita la verifica di ipotesi sulla regolazione genica e sull'organizzazione della cromatina in cellule primarie e rilevanti per le malattie.
- Screening: Fornisce dati quantitativi e riproducibili sulle interazioni della cromatina per lo sviluppo di saggi e la valutazione di composti.
- Analisi: Offre letture ad alta risoluzione per confrontare stati della cromatina e identificare collegamenti tra elementi regolatori e geni.
- Ricerca traslazionale: Collega i cambiamenti nell'architettura della cromatina ai meccanismi delle malattie e allo sviluppo di biomarcatori.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce un flusso di lavoro riutilizzabile per studi sulle interazioni della cromatina in diversi tipi cellulari e tipi di campioni.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella mappatura della regolazione genica e nella validazione degli obiettivi.
- Valore operativo: Riduce i requisiti di input, i costi e le perdite di materiale, consentendo studi su campioni scarsi.
- Valore strategico: Migliora il processo decisionale di avanzamento o interruzione dello studio chiarificando i meccanismi regolatori in sistemi rilevanti per le malattie.
- Impatto sul portafoglio: Sostiene la priorizzazione dei target e dei modelli da avanzare, adeguata al livello di rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in biologia della cromatina e flussi di lavoro avanzati di genomica.
- Necessita di accesso a infrastrutture sensibili per la preparazione di librerie e il sequenziamento.
- Richiede una rigorosa standardizzazione tra i team per garantire la riproducibilità in contesti a basso input.
- Potrebbe richiedere adattamenti per diversi tipi cellulari o formati di campioni clinici.
- I limiti pratici includono la sensibilità alla qualità dell'input e il rischio di perdita di materiale in campioni rari.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:44
Lysis and Digestion of Scarce Cells
2:54
Ligation and Decrosslinking of Scarce Cell DNA
3:55
Sonication and Biotin Pull‐Down of Scarce Cells DNA
5:36
"dATP‐Tailing, Adapter Ligation,and PCR Amplification of Scarce Cell DNA"
9:04
"Library Capture, Biotin Pull‐Down, and PCR Amplification Using Scarce Cell DNA Library"
