$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Burada açıklanan yöntem, protokolü otomatikleştirerek ve mikro ölçeklendirerek DNA saflaştırmadan önce bir etiketleme kitaplığı hazırlama protokolü uygulayan ChIPmentation prosedürü11'de genişler. ChIP-Seq'in başlangıcından bu yana, gerekli hücre sayıları büyük ölçüde azaltıldı, histonlar için yaklaşık 20 milyon hücreden yüzlerce ve hatta tek hücreli 1,7 ,10,12,18,19,20,21. Yeni geliştirilen bu yöntemler, duyarlılığı artırarak ve nadir klinik hücre popülasyonlarının test edilmesine izin vererek hücrelerde cis-düzenleyici mekanizmaların nasıl çalıştığının daha derin bir şekilde anlaşılmasını sağlamıştır5,6,12,17. Örneğin, cut&tag olarak adlandırılan daha yeni ve popüler prosedürlerden biri, sağlam ve hassas ChIP-Seqalternatifi 9. Tn5 enzimi A proteinine yaygın olarak bağlı olduğu ve chip antikorunun Fc zincirini yüksek özgüllükle tanıdığı için mükemmel bir sinyal-gürültü oranı üretir9. Hedef antikora bağlanmadan önce enzim işlevsel olmadığı için Tn5 enziminin arka plan aktivitesi azalır9. Bununla birlikte, bu yöntemin klinik bağlamda uygulanması sınırlıdır, çünkü sabit olmayan canlı hücreler gerektirir. Ayrıca, DNA parçalarının hipotonik çekirdekten çıkarılması, test sırasında çıkarıldığı için kromatin üzerinde olumsuz etkilere neden olabilir. Taze ve canlı hücrelerle çalışmak için gerekli gereklilik, nadir klinik örnekler ve büyük numune kohortları için bir sorun kaynağıdır, çünkü büyük kohortların toplanması çok sayıda yılsürebilir. Başka bir yöntem türü olan drop-ChIP, ChIP19'uişlemeden önce damlacık bazlı etiketleme oluşturmak için zarif bir mikroakışkanlık cihazı kullanır. Bununla birlikte, son derece özel bir mikroakışkan cihaz kullanır ve tek hücreli ChIP-Seq'i tamamlamak mümkün olsa da, canlı hücrelerin kullanımıyla da sınırlıdır 7 ,8,9,18,19. PLAC-Seq veya HiChIP gibi ChIP-Seq'e dayanan daha yeni yöntemler, ChIP-Seq tepeleri arasındaki 3 boyutlu (3D) etkileşimleri anlamaya çalışır22,23. Bu 3D yöntemler, genom genelinde cis-düzenleyici veya TF aracılı etkileşimleri tanımladıkları ve hücre içi ilgi türlerinde, sağlıklı dokularda ve hastalık bağlamında gen ekspresyonunun düzenlenmesinin daha iyi anlaşılması için heyecan vericidir.
Protokolün başarılı olması için sonikat kromatin kalitesi ve antikorun kalitesi gibi dikkate alınması gereken birkaç kritik adım vardır. Kesme verimliliği kritiktir, kromatin iyi sonicated değilse, test verimliliği büyük ölçüde azalır24. Sonication, gerekli hücre sayıları nedeniyle ChIP-Seq'in zorlu bir yönüdür. Protokolde kullanılan sonicator'da, verimlilik 300.000 hücrenin altında büyük ölçüde azaltıldı. Bu, ChIP-Seq'te bu seviyenin altında sonicate etmek için genellikle daha az tarafsız olan enzymatic parçalanmayı gerektirecek zorlu bir husustur. Sonuç olarak, sonication gerçek mikro ölçekli ChIP-Seq için önemli bir sınırlı faktördür. Diğer sonication platformları ve ticari olarak mevcut kitler kromatin sonicating için test edildi, ancak burada kullanılan sonicator en sağlam ve tekrarlanabilir sonuçlara sahipti. Sonicator'un bir başka avantajı, çok sayıda örnekle uğraşırken maliyetleri azaltan sonication'ı çalıştırmak için özel tüpler satın almak zorunda kalmamaktır. Optimal sonication için, öncelikle, yukarıda açıklandığı gibi sonicator önceden ısıtmak önemlidir. İkincisi, peletin izdimarı için, pipet ucunun daha fiziksel kısıtlı hücrelere parçalamak için yutel yaparken tüpün altına dokunması önerilir. Üçüncüsü, sonication önce herhangi bir kabarcık oluşumu örnek eşit olarak sonicated yeteneğini engeller. Lizis sırasında herhangi bir kabarcık oluşuyorsa, bunları bir pipetle çıkarmak önemlidir. Bu, çok fazla örnek çıkarmadan zor olabilir, ancak uç kabarcıka hafifçe bastırılırsa, çok fazla örnek kaybetmeden yavaşça çekilebilir. Son olarak, döngü sayısını belirlerken, her üç döngüde bir numunenin çıkarıldığı, saflaştığı ve bir agarose jeli üzerinde çalıştırıldığı bir zaman dilimini tamamlayın. ChIP verimliliğini azalttıklarından numunelerin aşırı/az sonication kaçının. Örnek sonikated altında ise, büyük parçalar ChIP-Seq kalitesi24üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir. Öte yandan, örnek aşırı sonicated ise, hedef epitopun işlemde kaybolma riski vardır.
ChIP-Seq'in bir diğer önemli parçası antikorun kalitesidir. Herhangi bir büyük ölçekli çalışma yapmadan önce, kullanılacak antikorun optimize edilmesi gerekir. Amaç, genomun bilinen bölgelerinin gürültü oranına önemli ölçüde yüksek bir sinyal elde etmektir ve bir diğeri tekrarlanabilirliktir. Antikor çok fazla arka plan sinyali çekiyorsa, daha büyük bir giriş kullanmanız veya farklı bir lot / tedarikçi denemeniz önerilebilir. Bu, büyük ölçekli bir deneye başlamadan önce zaman ekler, ancak bu önemli bir adımdır. Sinyalden gürültüye test etmek için qPCR'nin antikorunuzun hedefi olduğu bilinen bölgeler ve bulunmadığı bilinen başka bir bölge ile kullanılması önerilir. Histone modifikasyonlarının TF'lere göre daha sağlam ve optimize edilmesinin daha kolay olduğu fark edilmiştir.
Yukarıda açıklanan protokol, yarı otomatik, mikro ölçekli bir şekilde yüksek verimli histone modifikasyon ChIP-Seq için sağlam bir yöntem sağlar. Yöntem, uygulamalı süre miktarını sınırlar ve manuel ChIP-Seq üzerinden tekrarlanabilirliği artırır. Laboratuvarda tamamlanan önceki çalışmalar teknik çoğaltmalar üzerinde manuel ChIP kullandı ve 0.505Spearman korelasyon ortalaması elde etti, ancak yarı otomatik sistemle, NK hücreleri ortalaması 0.66 olan farklı donörler arasındaki Spearman korelasyonu(Ek Tablo 2). Bu da yaklaşık% 40 daha az uygulamalı zaman ile tamamlandı. Burada açıklanan yöntem histone modifikasyonları için optimize edilmiştir (burada gösterilen H3K27ac, ancak protokol başkaları için herhangi bir değişikliğe ihtiyaç duymamalıdır) ve TF ChIP-Seq için uygulanması için yalnızca küçük değişiklikler gerektirecektir. Antikorun kalitesine rağmen, ana modifikasyon sonikasyon süresi ve potansiyel olarak IP sırasında kullanılan tamponlar için olacaktır. Genellikle, TF ChIP tahlilleri için, yöntem biraz daha uzun kromatin parçalarıyla (yaklaşık 350-800 bp aralığı ile) daha iyi çalışabilir, çünkü TF:DNA kompleksleri titiz sonication6ile daha az korunabilir. ARABELLEKLER, TF'ler histone değişikliklerinden farklı davranabileceğinden, özel bir karışıma veya diğer endüstri mevcut kitlerine de dönüşebilir.
Otomatik ChIP sıvı işleyicisi 10.000 kadar az hücre için test edilmiş olsa da, daha düşük kromatin konsantrasyonlarında tekrarlanabilirlikte gözle görülür bir azalma oldu. Bu nedenle, protokol 10.000'den az hücreye önerilmedi ve 100.000 hücre en uygun koşullardı. Protokol ayrıca, ek bir masraf olan ancak daha yüksek kaliteli veriler sağlayan endüstri ChIP tamponları kullanılarak tamamlandı. Protokol sonikasyon koşullarına göre değiştirilebilir (yamulmuş kromatin aynı aralıkta tutulduğu sürece), tamponlar immün önkörükleme için özelleştirilebilir (IP; optimizasyon gerekebilir) veya ChIP sıvı işleyicisi kullanılamaz. Protokolün bir sınırlaması, pahalı bir yatırım olabilen ve aynı anda yalnızca 16 örnek çalıştırabilen ChIP sıvı işleyicisinin kullanılmasıdır. ChIP sıvı işleyicisi küçük ölçekli reaksiyonlarla sınırlıdır ve bir milyondan büyük hücre numaraları önerilmez. Ancak, protokol IP ve yıkama adımlarını el ile tamamlayarak onsuz tamamlanabilir. IP ve yıkamalar elle tamamlandıysa, tahlilleri tamamlama süresi artacak ve tekrarlanabilirlik azalabilir, ancak bu kılavuz yine de yüksek kaliteli bir ChIP-Seq deneyi çalıştırarak yararlı olacaktır. Not olarak, diğer sıvı işleyiciler yarı otomatik ChIP reaksiyonlarını çalıştırmak için uyarlanabilir.
Özetlemek gerekirse, IP ve yıkama adımları otonom olarak tamamlandığından, bu sistemin en büyük faydaları yüksek verimli yapıdır. Bu nedenle, chip deneylerinin sıralı turları tamamlanabilir ve manuel ChIP-Seq deneylerine kıyasla sınırlı uygulamalı süre ile 48 numunenin 5 gün içinde tamamen işlenmesine ve sıralamaya hazır olmasına izin verebilir. ChIP-Seq'in yüksek oranda tekrarlanabilir sonuçlar elde etmesi zor olabileceği için bir diğer avantaj da tekrarlanabilirliğin artmasıdır. Diğer yöntemler ya canlı hücreler, karmaşık mikro pipetleme sistemleri ya da işin hepsinin elle tamamlanmasını gerektirir. Bu sistemin düşük girişli numuneler (<10.000 hücre) için optimize edilmesi ve sonuçta tek hücreli ChIP reaksiyonlarına izin vermesi gerekecektir. Sistem ayrıca PLAC-Seq ve HiChIP22,23gibi daha yeni ChIP yöntemleri için uyarlanabilir.