纽约-一组研究人员开发了一种方法，可以同时进行甲基化状态分析和Hi-C染色体构象捕获测定的全基因组亚硫酸氢盐测序。
在加州大学圣地亚哥分校医学院任冰教授的领导下，研究人员描述了他们的测定方法，称为甲基- hic自然方法这个星期。
在他们的原理验证研究中，研究人员表明该方法在批量和单细胞应用中都有效。
作者写道:“它使复杂组织中细胞类型特异性染色质组织和表观基因组的同时表征成为可能。”
任说，这种能力在单细胞研究中特别有用。“这是我们面临的一个问题，你不能同时研究多个标记，因为在分析它们的时候，细胞的DNA被破坏了。”
他说，提出这个想法似乎是显而易见的，但实施起来却并非如此。“我们花了很多时间开发技术优化参数。”
田纳西大学诺克斯维尔分校(University of Tennessee, Knoxville)的研究人员雷切尔·巴顿·麦考德(Rachel Patton McCord)一直致力于Hi-C的开发，她说:“在Hi-C协议中加入甲基化状态检测真是一个聪明的主意。”“这是一个非常好的方法，因为它没有破坏你从Hi-C中实际得到的信息，你只是添加了更多的信息。”
亚硫酸氢盐测序通过化学方法处理DNA，使未甲基化的胞嘧啶转化为尿嘧啶，并被解读为“T”，而不是“C”。Hi-C是一种基于近距离连接的分析三维基因组结构的方法。
任说，他的实验室在两年多前就开始研究甲基- hic方法。“简单的概念是，你可以先进行Hi-C，然后用亚硫酸氢钠处理结扎产物，并对甲基化状态进行排序，”他说。“实际上，这需要大量的优化。”
研究人员第一次将他们的研究结果发表在BioRxiv去年11月预印本。
在他们的出版物中，他们首先分析了大量的DNA，以表明他们的新分析方法与从同一组样本中获得的数据相匹配，但每一种分析方法都分别进行了分析。然后，他们分析了在不同培养基中生长的约150个单细胞，这些细胞显示出不同的甲基化水平。
McCord指出，研究人员承认单细胞协议的数据稀缺，并表示这将是“技术上的挑战”。但随着越来越多的人采用Hi-C方法，她说只需稍加努力就能获得甲基化的额外信息，可能会很有吸引力。一般来说，Hi-C在单细胞水平上产生的数据少于单细胞RNA测序。她说:“对于DNA来说，(每个细胞)只能获得两个拷贝。”
根据甲基化状态聚集这些单细胞的能力有助于确定基因组结构中的重要异质性，McCord说。“看起来他们从中得到了一些生物学上有意义的东西。”
任说,一方面是他计划的关键工具在他的实验室里。“我们可以采集大脑样本的混合物，研究单个细胞中的甲基化，然后基于去甲基化程序进行聚类分析，从其他细胞类型中筛选出神经元，然后研究染色质环。”
他说:“在肿瘤中，不同细胞之间存在异质性，你可以发现个体细胞中发生的表观遗传学特征，并将其与染色质构象联系起来。”他补充说，这样的研究可以为该领域提供更精确的诊断工具。
他说，这种方法还可以“填补我们理解增强子的关键需求”，以及它们如何驱动基因表达。“我们知道增强子功能与细胞类型有关。人体的每一种细胞类型——神经元、血细胞——都利用不同的增强子来确保适当的基因和蛋白质得到表达。”
任说，他相信其他研究人员会对他的试验产生广泛的兴趣，因为它提供了多种信息。麦考德认为，那些对大规模Hi-C研究犹豫不决的研究人员可能会对额外的数据感兴趣。
Ren说，与单独进行两种检测相比，批量检测的成本约为一半，所需时间约为一半。“然而，对于单细胞来说，没有其他替代方法可以做到这一点。”
当被问及是否有人计划将甲基- hic检测商业化时，Ren建议Arima Genomics，是他共同创立的公司并将他的团队开发的Hi-C检测方法商业化。然而，Arima首席执行官Siddarth Selvaraj拒绝透露公司是否会追求甲基- hic检测的商业化。
Ren指出，这种方法需要定制的软件来破译读取的DNA甲基化模式，同时绘制染色质相互作用的地图，这是由他的合作者刘亚平开发的，刘亚平现在是辛辛那提儿童医院医疗中心的研究员。