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单细胞CRISPR技术破译了染色质可及性在癌症中的作用

纽约,纽约(2021年4月29日)-在面向科学界的新资源中,今天发表在《自然生物技术》上,位于纽约基因组中心(NYGC)和纽约大学(NYU)的内维尔·桑雅那(Neville Sanjana)博士实验室的研究人员开发了CRISPR-sciATAC,这是一种新颖的整合遗传筛选平台,可共同捕获CRISPR基因扰动和单细胞染色质可及性全基因组。借助这项技术,他们描述了基因组组织的变化,并创建了关于改变单个染色质的酶的损失如何影响人类基因组的大规模地图集。该新方法利用基因编辑系统CRISPR的可编程性来并行剔除几乎所有与染色质相关的基因,为研究人员提供了更深入的了解,了解了DNA可及性在癌症和涉及染色质的罕见疾病中的作用。

单细胞技术的最新进展使科学家能够分析染色质,位于单个细胞核内的DNA和蛋白质的复合物。染色质通常被称为基因组的“守门人”,因为其蛋白质充当DNA的包装元素,从而促进或拒绝其进入。这可以控制细胞中的基因表达过程,例如打开或关闭特定基因。染色质景观的变化与多种人类特征和疾病(尤其是癌症)有关。

在CRISPR-sciATAC的初步演示中,Sanjana Lab团队设计了一个CRISPR文库,以靶向20种染色质修饰基因,这些基因通常在不同的癌症中发生突变,包括乳腺癌,结肠癌,肺癌和脑癌。这些酶中的许多酶起着抑癌作用,它们的损失导致染色质可及性的整体变化。例如,该小组表明,编码组蛋白甲基转移酶的基因EZH2的缺失导致多个先前沉默的发育基因的基因表达增加。

“ CRISPR-sciATAC的规模使该数据集非常独特。在这里,在统一的遗传背景下,我们具有可访问性数据来捕获每个染色质相关基因的影响。这提供了每个基因之间的详细映射以及其损失如何影响基因组组织”,该研究的共同第一作者,纽约基因组中心和纽约大学Sanjana实验室的博士后研究员Noa Liscovitch-Brauer博士说。

该团队总共针对了100多个与染色质相关的基因,并开发了一个“染色质图谱”,该图谱描绘了基因组如何响应这些蛋白质的丢失而发生变化。该图集显示,所靶向的17种染色质重塑复合物中的每一个的不同亚基对基因组可及性均具有不同的影响。出乎意料的是,几乎所有这些复合物都具有亚单位,在这些亚单位中,损失触发了增加的可及性,而其他亚单位则具有相反的作用。总体而言,在丢失富含BA的复合体成员的富含AT的相互作用域蛋白1A(ARID1A)后,观察到了转录因子结合位点的最大破坏,而转录因子结合位点是基因组中的重要功能元件。据估计,BAF复合蛋白中的突变与5种癌症中的1种有关。

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