냉동 인간 조절 T 세포의 염색질 접근성 및 유전자 발현 역학의 병렬 복구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5506(2023) 이 기사 인용

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DNA 접근성과 같은 후성유전적 특징은 세포 유형 및 세포 상태별 방식으로 전사 조절을 지시하며, 이를 임상적으로 관련된 자료의 건강 대 질병에 매핑하는 것은 새로운 기계론적 통찰력과 치료를 위한 새로운 목표에 대한 문을 열어줍니다. ATAC-seq(Transposase Accessible Chromatin Sequencing)에 대한 분석은 낮은 세포 입력에서 염색질 접근성 프로파일링을 허용하여 조절 T(Treg) 세포와 같은 희귀 세포 집단에서 다루기 쉽습니다. 그러나 냉동보존된 희귀 세포 집단과 분석의 호환성에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 여기서 우리는 정상 상태 및 자극에 반응하여 신선하거나 냉동 보존된 PBMC 샘플에서 회수된 1차 Treg 세포를 비교하는 ATAC-seq 프로토콜의 견고성을 입증합니다. 우리는 이 방법을 확장하여 50,000개의 냉동보존된 Treg 세포의 단일 분취량에서 염색질 접근성과 전사체의 동시 정량화를 수행하는 타당성을 탐색합니다. 동일한 세포 풀 내에서 동시에 염색질 접근성과 유전자 발현을 프로파일링하는 것은 세포 이질성을 제어하며 제한된 입력 물질에 의해 제한될 때 특히 유용합니다. 전반적으로 우리는 신선 샘플과 냉동보존 샘플 사이의 접근성 패턴과 전사 인자 역학의 높은 상관관계를 관찰했습니다. 또한, 전체 세포와 ATAC-seq 반응에서 회수된 상청액으로부터 매우 유사한 전사체 프로파일이 얻어졌습니다. 우리는 냉동 보존 생물 저장소에서 회수된 세포의 후성유전체적 지형을 프로파일링하기 위해 이러한 기술을 적용하는 타당성을 강조합니다.

유전자 발현은 전사 인자(TF)가 근위 프로모터 및 인핸서와 같은 원위 조절 요소에 결합함으로써 조절됩니다. 염색질 구조는 이러한 인핸서 및 프로모터의 결합 부위에 대한 TF의 접근을 제어함으로써 유전자 발현에 큰 영향을 미칩니다1. 히스톤 변형, DNA 메틸화 및 뉴클레오솜 리모델링과 같은 염색질의 후생적 변형의 국지적 패턴은 인핸서 활성, TF 결합 및 전사 조절과 상관관계가 있습니다. 염색질 접근성은 단백질이 염색질과 물리적으로 상호 작용할 수 있는 정도와 관련이 있으며 후생적 변형, 뉴클레오솜 위치 지정 및 DNA에 대한 접근을 제한하는 염색질 결합 단백질에 의해 크게 영향을 받습니다2. 접근성이 더 높거나 개방형 염색질은 전사 활성 영역 및 조절 요소와 연관되어 있는 반면, 폐쇄형 염색질은 침묵 또는 억제 영역과 연관되어 있습니다. 예를 들어 접근 가능한 DNA는 게놈의 약 2~3%를 차지하지만 ENCODE 프로젝트2,3,4에서 분석된 TF가 차지하는 영역의 90% 이상을 포착합니다. 염색질 접근성은 일반적으로 효소적 메틸화 또는 절단에 대한 염색질의 민감성에 의해 실험적으로 결정됩니다. 그러나 DNase-seq과 같은 기존 염색질 프로파일링 방법에는 입력 요구 사항으로 수백만 개의 세포가 필요하며 복잡한 라이브러리 준비 작업 흐름이 필요합니다. 높은 처리량 시퀀싱(ATAC-seq)을 사용한 전이효소 접근 가능한 염색질 분석은 염색질 구조(접근성 및 뉴클레오솜 위치 지정)를 동시에 조사하고 중요한 것은 다른 기술보다 낮은 입력 요구 사항으로 고해상도에서 TF 결합을 조사하는 상대적으로 새로운 게놈 차원의 접근 방식입니다5,6 . ATAC-seq의 개발로 훨씬 적은 수의 세포를 사용하여 염색질 접근성을 정량화할 수 있게 되었고, 따라서 임상 환경과 관심 있는 희귀 세포 집단에 적합하게 되었습니다. 단일 세포 분해능에서 염색질 접근성 측정은 단일 세포 ATAC 시퀀싱(scATAC-seq) 전략의 개발로 가능해졌습니다. ATAC-seq에서 차세대 시퀀싱 어댑터가 사전 로드된 Tn5 트랜스포사제는 접근 가능한 개방형 염색질 영역5,6에서 시퀀싱 어댑터를 동시에 절단하고 결찰합니다. 그런 다음 어댑터 사이에 포획된 단편을 PCR로 증폭하고 처리량이 높은 시퀀싱을 실시할 수 있습니다5,6.