Een geïntegreerde workflow om de promotor-centrische spatio-temporele genoomarchitectuur in schaarse celpopulaties te bestuderen
21 april 2023
Genexpressie wordt gereguleerd door interacties van genpromotors met distale regulerende elementen. Hier beschrijven we hoe low input Capture Hi-C (liCHi-C) de identificatie van deze interacties in zeldzame celtypen mogelijk maakt, die voorheen niet meetbaar waren.
Met liCHi-C is de belangrijkste vraag die we proberen te beantwoorden hoe het chromatine interageert in de kern, en dus om een nieuwe laag van genregulatie te begrijpen. We hebben met liCHi-C bewezen dat we de genoomorganisatie van een bepaald monster kunnen onderzoeken, de niet-coderende mutatie geassocieerd met ziekte kunnen koppelen aan potentiële aangetaste genen en chromosomale herschikkingen kunnen detecteren, zoals translocatie, bijvoorbeeld in tumormonsters. Nu kunnen we de 3D-chromatine-organisatie van littekenceltypen onderzoeken, zoals primaire stamcellen of relevante klinische monsters.
Ons protocol vermindert de invoermaterialen en de tijd en kosten die nodig zijn om kwaliteitsgegevens te verkrijgen om de genoomorganisatie te verkennen bij de resolutie van het restrictiefragment. liCHi-C breidt het bereik van het 3D-chromatine-organisatieveld uit, waardoor we nieuwe celtypen kunnen verkennen die voorheen onmogelijk te analyseren waren. Dankzij liCHi-C kan de wetenschappelijke gemeenschap de speciale regulatie van genexpressie onderzoeken.
Bijvoorbeeld bij kwaadaardige transformatie alleen in een specifieke klonale subpopulatie in een tumor.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt hoe low input Capture Hi-C (liCHi-C) interacties tussen genpromotors en distale regulatoire elementen in zeldzame celtypen kan identificeren. De methode vergroot het inzicht in genregulatie en chromatininteracties in de nucleus.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Genregulatie
- Chromatineorganisatie
- Celtypeanalyse
Achtergrond
- Genexpressie wordt beïnvloed door interacties tussen promotors en regulatoire elementen.
- Eerdere methoden hadden moeite met het analyseren van zeldzame celtypen.
- Inzicht in chromatin-interacties is essentieel voor het begrijpen van genregulatie.
- liCHi-C biedt een innovatieve benadering om deze interacties te bestuderen.
Doel van de studie
- Om chromatin interacties in de kern te onderzoeken.
- Om niet-coderende mutaties te koppelen aan aangedane genen.
- Om chromosoomherschikkingen in klinische monsters te analyseren.
Gebruikte methoden
- Protocol voor Low input Capture Hi-C (liCHi-C).
- Verkenning van de 3D-chromatineorganisatie.
- Analyse van primaire stamcellen en tumorstalen.
- Vermindering van inputmaterialen en kosten voor data-acquisitie.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle identificatie van geninteracties in zeldzame celtypen.
- Koppeling van niet-coderende mutaties aan potentiële gentargets.
- Detectie van chromosoomrearrangementen in tumorstalen.
- Verbeterd begrip van de regulatie van genexpressie bij maligne transformatie.
Conclusies
- liCHi-C breidt de mogelijkheden van 3D-chromatineanalyse uit.
- Het maakt het mogelijk om celtypen te onderzoeken die voorheen niet meetbaar waren.
- Deze methode biedt waardevolle inzichten in genreguleringsmechanismen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
liCHi-C maakt high-resolution mapping van promoter-centrische chromatine-interacties mogelijk in zeldzame of klinisch relevante celpopulaties, waardoor eerdere beperkingen wat betreft de benodigde input worden overwonnen. Deze mogelijkheid vergroot het voorspellende vertrouwen bij het koppelen van niet-coderende mutaties en structurele genoomveranderingen aan genregulatie, wat een directe impact heeft op vroege ontdekkingen en translationeel onderzoek. De methode ondersteunt risico-gecorrigeerde portfoliobeslissingen door bruikbare inzichten te bieden in de genregulerende architectuur in ziekte-relevante systemen.
Strategische Toepassingen in Biopharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt onderzoek naar genregulerende netwerken in schaarse of primaire celtypen mogelijk.
- Ondersteunt functionele targetvalidatie door enhancer-promotorinteracties in kaart te brengen met een resolutie op basis van restrictiefragmenten.
- Faciliteert mechanische risicoreductie door niet-coderende mutaties te koppelen aan vermeende gentargets.
- Verbetert het voorspellend vertrouwen bij de nominatie van targets in ziekte-relevante contexten.
Screening & Assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde chromatin-interactiekaarten voor voor downstream functionele genomica-assays.
- Standaardiseert de data-acquisitie van low-input monsters, wat de reproduceerbaarheid tussen experimenten ondersteunt.
- Maakt kwantitatieve beoordeling van veranderingen in de chromatin-architectuur mogelijk als reactie op perturbaties.
- Ondersteunt schaalbare workflows voor zeldzame celpopulaties en klinische monsters.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt chromatine-interactiegegevens uit met ziekterelevante biomarkers en genomische alteraties.
- Biedt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie in primaire weefsels en tumorstalen.
- Maakt detectie van chromosomale herschikkingen, zoals translocaties, mogelijk in klinische onderzoekssettings.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen voor verdere ontwikkeling door regulatoire mechanismen in ziektemodellen te verduidelijken.
Integratie van Pipeline & Workflow
liCHi-C integreert in het continuüm van ontdekking naar preklinisch onderzoek door promoter-gecentreerde chromatinemapping in zeldzame celtypen mogelijk te maken, wat zowel hypothese-gestuurd als exploratief onderzoek ondersteunt.
- Discovery Biology: Faciliteert hypothesetoetsing over genregulatie en chromatineorganisatie in primaire cellen en ziekterelevante cellen.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve gegevens over chromatine-interacties voor assay-ontwikkeling en de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Levert readouts met een hoge resolutie voor het vergelijken van chromatinestatussen en het identificeren van koppelingen tussen regulatoire elementen en genen.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt veranderingen in de chromatinearchitectuur met ziektemanismen en de ontwikkeling van biomarkers.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbare workflow voor studies naar chromatine-interacties over diverse celtypen en monsterinputs.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen bij het in kaart brengen van genregulatie en targetvalidatie.
- Operationele waarde: Vermindert de inputvereisten, kosten en materiaalverlies, waardoor studies met schaarse monsters mogelijk worden.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go besluitvorming door reguleringsmechanismen in ziekterelateerde systemen te verduidelijken.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering van targets en modellen voor verdere ontwikkeling.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in chromatinbiologie en geavanceerde genomics-workflows.
- Toegang tot infrastructuur voor sequencing en library-preparatie met hoge gevoeligheid is noodzakelijk.
- Strenge standaardisatie tussen teams is vereist voor reproduceerbaarheid in contexten met een lage input.
- Aanpassing voor verschillende celtypen of klinische monsterformaten kan noodzakelijk zijn.
- Praktische beperkingen omvatten de gevoeligheid voor de kwaliteit van de input en de kans op materiaalverlies bij zeldzame monsters.
Veelgestelde vragen over 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"
