Nature：新技术可确定细胞的分子特性，并绘制它们在组织中的位置

一项正在进行的构建不同组织中单个细胞的详细分子图谱的努力旨在更好地了解疾病的产生过程。如今，在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学和瑞典卡罗琳学院的研究人员开发出一种技术，让这个目标更近一步。相关研究结果于2022年8月17日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Spatial profiling of chromatin accessibility in mouse and human tissues”。

细胞如何在组织中发挥作用取决于它们的局部环境。绘制细胞的分子特性图，同时获取它们在组织中的确切位置，对于更好地了解疾病至关重要。耶鲁大学生物医学工程教授Rong Fan和卡罗琳学院胶质细胞生物学教授Goncalo Castelo-Branco领导的一个研究团队开发了一种新技术来实现这一目标。它使他们能够确定染色质---由包装在细胞核内的DNA和蛋白组成的复合物---的哪些区域在一种组织的特定位置的细胞中是全基因组可访问的。

这种染色质可及性是基因被激活所必需的，这就提供了对任何特定细胞的分子状态的独特见解。将分析染色质可及性的能力与细胞的空间位置结合起来是一个突破，可以提高我们对细胞身份、细胞状态和决定基因表达的表观遗传机制在不同组织或疾病发展中的理解。

Fan说，“如今我们可以识别细胞类型，以建立一个基于染色质可及性的空间细胞图谱。为了更好地确定细胞状态或发现细胞类型，我们可以在表观遗传水平上直接看到细胞类型。”

这些作者使用一种称为“空间ATAC-seq（spatial-ATAC-seq）”的技术对小鼠和人类组织进行了分析。将这种技术应用于脑组织，揭示了不同大脑区域的错综复杂的发育过程。他们还将它应用于人类的扁桃体组织，这提供了对免疫细胞类型分布的新见解。

Fan说，“我们将得到一个无偏见的全局视图，以及一个涉及所有可能的细胞状态的更精确的视图，更重要的是，‘看到’它们在一种组织中的位置。这是一种构建细胞图和细胞图谱的强大工具。”

空间ATAC-seq设计、工作流和数据质量，图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05094-1。

论文第一作者、Fan实验室博士后Yanxiang Deng说，通过使用这种新方法，他们能够确定小鼠脑组织中的细胞类型在其天然位置时的表观基因组。

Castelo-Branco补充说，“在患病组织中使用空间ATAC-Seq可能使我们在不久的将来能够在疾病的背景下确定特定细胞的表观遗传状态之间的转换，这将使人们了解介导获得病理细胞状态的分子机制。”

一项雄心勃勃的全球行动已经展开，以绘制出所有人类器官和不同组织类型中的所有不同细胞类型。单细胞测序对这一行动至关重要，但很难将细胞类型的位置对应到它们的天然组织环境中。这项新的研究首次允许直接观察组织中由全局性表观遗传状态确定的细胞类型。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Yanxiang Deng et al. Spatial profiling of chromatin accessibility in mouse and human tissues. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05094-1.