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完整细胞测序为基因组结构的裸露新视图

经过/ 2021年4月22日
单个elected zygote被视为一个五颜六色的点簇,在四个细胞胚胎旁边,以相同的方式可视化。
经历改变:该方法将基因组组织的变化为单细胞鼠标Zygote(左)转化为四个单元胚胎(右)。

一种新技术使研究人员能够实现序列完整细胞的DNA,提供核心内部组织的独特视图。它可以帮助研究人员更好地了解基因组结构如何参与自闭症等条件。

序列DNA,研究人员通常必须首先研磨细胞和细胞核,这可以防止它们看到DNA的布置方式。它们可以通过用荧光探针标记特定序列来获得基因组的空间布局的快照,或者通过测序封装在一起的DNA来重建它。但这些方法只能发现已知的序列或提供间接看整个基因组。

通过新的技术,称为“原位基因组测序”,研究人员可以同时序列和图像在细胞内高达数千个延伸的DNA。“现在我们可以看看显微镜图片并说'这种DNA序列在这里,'”说费辰,哈佛大学干细胞助理教授和哈佛大学的再生生物学,他共同领导了这项工作。

研究人员首先使用酶将基因组分成碎片,同时将它们保持在原始位置。然后,它们用唯一的DNA条形码标记每个片段,并制作标记序列的多个副本。

接下来,该团队附加到条形码一系列颜色编码探针,每个颜色编码探针每个都绑定到不同的DNA字母。它们使用显微镜来记录添加颜色的顺序,从而揭示每个条形码的序列和小区内的位置。然后,它们分解细胞并使用常规技术与附着的基因组片段一起序列条形码。通过将条形码从两轮测序匹配,研究人员可以将每个基因组片段映射到其位置。

看到序列:

研究人员在人成纤维细胞或皮肤细胞和小鼠胚胎中测试了该技术。它们将DNA片段或“读取”对齐至参考基因组,将它们分配给染色体并在细胞核内映射它们的布置。在人体细胞中,它们还绘制了DNA的重复段的位置,其构成了基因组的一半,并且难以使用现有技术地图。

他们在2月份报告,该团队能够针对单个皮肤细胞中的数百个DNA片段,并在小鼠胚胎中均有数千片。科学

对染色体进行读码也揭示了它们所占据的核区域——较小的染色体倾向于位于核的中心,而较大的染色体则靠近核的两侧,这与之前的研究一致。类似地,某些类型的重复DNA更有可能出现在细胞核中心附近,而其他类型聚集在边缘附近。

在小鼠胚胎中,该团队通过发现父母在父母之间的单一DNA碱基对不同的位置来确定母体和父母染色体。然后,它们在受精后不久的基因组组织的变化,作为一种单细胞,作为一种四细胞胚胎转化为四细胞胚胎。

研究人员报道,在单细胞阶段,父母和母体染色体分离在细胞核中的不同区域中。然而,由于胚胎达到两种和四个细胞阶段,因此来自父母双方的染色体越来越多地混合,其中具有以前研究的结果。

分析染色体的排列还透露,它们的组织在同一两种和四细胞胚内的细胞中类似。这种一致性表明,细胞可以在他们的组织中分开的表观遗传记忆。

研究人员说,该方法可以帮助科学家研究DNA结构如何涉及基因调节和细胞状态。他们说下一步是通过将其与方法配对来提高技术的分辨率扩张组织同时保持其组织完整。


标签: 自闭症 染色质 测序 单细胞测序 技术