Cromatina-Immagine Credit Public Domain.
L’organizzazione della cromatina svolge un ruolo cruciale sia nello sviluppo embrionale sia nella progressione di varie malattie. Durante lo sviluppo, la struttura della cromatina influenza quali geni vengono attivati o disattivati dagli elementi regolatori distali. Un’organizzazione anomala della cromatina può portare a un’espressione genica aberrante o al silenziamento, contribuendo allo sviluppo del cancro e alle metastasi. In effetti, i componenti del macchinario nucleare che regola l’organizzazione della cromatina sono tra i geni più frequentemente mutati nei tumori umani. Pertanto, un‘analisi completa dell’organizzazione della cromatina è cruciale per comprendere i programmi di regolazione genica coinvolti sia nello sviluppo normale che nella patogenesi della malattia.
L’analisi dell’organizzazione della cromatina nei tessuti primari e nelle biopsie tumorali presenta sfide uniche a causa della complessità delle dinamiche della cromatina e delle limitazioni tecniche. In primo luogo, i campioni biologici sono spesso eterogenei e contengono più tipi di cellule. Le tecniche attuali come Hi-C in massa non sono riuscite a risolvere specifici modelli di organizzazione della cromatina rilevanti per particolari tipi di cellule, specialmente nei tumori in cui le cellule cancerose coesistono con cellule stromali e immunitarie. In secondo luogo, i dati ottenuti dai test di organizzazione della cromatina in massa sono complessi e può essere difficile correlare i cambiamenti nell’organizzazione della cromatina a specifici risultati funzionali. Affrontare queste sfide richiede lo sviluppo di test di profilazione della struttura della cromatina a singola cellula più sensibili e strumenti computazionali avanzati per l’analisi dei dati.
I ricercatori del Center for Epigenomics (C4E) dell’Università della California di San Diego hanno sviluppato una nuova tecnica, chiamata Droplet Hi-C, che consente agli scienziati di determinare rapidamente l’organizzazione della cromatina, la disposizione del materiale genetico all’interno delle cellule. L’organizzazione della cromatina influenza il modo in cui i geni vengono attivati nelle nostre cellule e, a sua volta, il modo in cui queste cellule funzionano.
Oltre a essere più veloce dei metodi esistenti per studiare l’organizzazione della cromatina, Droplet Hi-C è più conveniente, il che potrebbe rendere significativamente più facile per gli scienziati comprendere come i geni influenzano la progressione di malattie complesse, come il cancro e i disturbi neurologici.
I ricercatori hanno già implementato la tecnica, che funziona catturando singole cellule in minuscole goccioline, per studiare l’organizzazione della cromatina nelle cellule cerebrali dei topi e nei tumori umani. A lungo termine, Droplet Hi-C potrebbe guidare la scoperta di nuovi bersagli farmacologici e aiutare a spiegare come il cancro si evolve per resistere al trattamento. La tecnica potrebbe anche avere applicazioni in contesti clinici, dove potrebbe fornire approfondimenti personalizzati sulla progressione della malattia e sulle opzioni di trattamento.
Spiegano gli autori:
“Qui introduciamo un metodo Hi-C a singola cellula altamente scalabile e generalmente accessibile, Droplet Hi-C, che combina un test di cattura della conformazione cromosomica (3C) in situ con microfluidica a goccia disponibile in commercio, per catturare simultaneamente la struttura tridimensionale del genoma da decine di migliaia di singole cellule in un singolo esperimento. Abbiamo mostrato l’utilità dei dati Droplet Hi-C nella risoluzione dell’architettura della cromatina specifica del tipo di cellula in tessuti complessi come il cervello del topo. Abbiamo inoltre dimostrato che Droplet Hi-C potrebbe essere utilizzato per identificare la struttura della cromatina aberrante nelle cellule tumorali. Abbiamo utilizzato Droplet Hi-C per identificare l’ecDNA e mappato il loro interattoma della cromatina nelle cellule tumorali a risoluzione a singola cellula. Infine, abbiamo esteso questo metodo per consentire la cattura simultanea del trascrittoma e dell’architettura della cromatina in singole cellule”.
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Lo studio, pubblicato il 18 ottobre su Nature Biotechnology, è stato guidato da Bing Ren, Ph.D., Direttore del C4E e Professore presso il Dipartimento di Medicina Cellulare e Molecolare presso la Facoltà di Medicina dell’UC San Diego.
Fonte:Nature Biotechnology
