位于西雅图的布罗特曼巴蒂研究所的华盛顿大学医学研究人员创建了两份细胞图谱，追踪人类细胞类型和组织发展过程中的基因表达和染色质可及性。
其中一个图谱绘制了15个胎儿组织中单个细胞内的基因表达。第二个图谱绘制了细胞内单个基因的染色质可及性。
总之，这些图谱为理解基因表达和染色质在人类发展中的可及性提供了一个基础资源，这在规模上是前所未有的。此外，这两篇文章中所描述的技术使生成数百万细胞的基因表达和染色质可及性数据成为可能。
这些地图集在11月13日出版的《科学》(Science)杂志上相继发表。除了BBI和UW医学，Illumina公司、亚利桑那大学、弗雷德·哈钦森癌症研究中心、马克斯·普朗克分子遗传学研究所和罗切斯特大学医学中心的其他合作者也对这些研究做出了贡献。
基因表达图谱
基因表达是细胞利用储存在DNA中的指令来指导蛋白质合成的过程。反过来，这些蛋白质决定了细胞的结构和功能。基因表达图谱绘制了不同类型细胞生长发育过程中基因表达发生的位置和时间。
“从这些数据中，我们可以直接生成人类组织中所有主要细胞类型的目录，包括这些细胞类型在不同组织中的基因表达是如何变化的，”第一作者曹俊跃说。他是在Jay Shendure实验室的博士后研究员，Jay Shendure是华盛顿大学医学院基因组科学教授，Howard Hughes医学研究所研究员，Brotman Baty研究所的科学主任。曹现在是洛克菲勒大学的助理教授。
“该领域的一个首要目标是在尽可能广泛的范围内，杏耀代理开户以尽可能多的分辨率描绘出存在于人类中的基因程序，
杏耀介绍 ，”Shendure说。
为了建立图谱，研究人员使用一种名为sci-RNA-seq3的技术分析了15种胎儿组织的基因表达。这项技术用三种DNA“条形码”的独特组合给每个细胞贴上标签，因此研究人员可以在不分离细胞的情况下跟踪细胞。
一旦序列得到，他们使用计算机算法恢复单细胞信息，按类型和子类型将细胞聚类，并确定它们的发展轨迹。科学家们分析了超过400万个单细胞，并确定了77种主要细胞类型和大约650种细胞亚型。
他们还将该图谱与现有的小鼠胚胎发育图谱进行了比较。联合高级作者科尔·特拉普内尔是华盛顿大学医学院基因组科学的副教授，也是布罗特曼巴蒂研究所的研究员，他解释说:“当我们把这些数据和以前发表的数据结合起来，我们可以直接描绘出所有主要细胞类型的细胞发育路径。”
DNA可访问性阿特拉斯
第二个图谱是DNA可达性图谱，描绘了染色质，染色质能使DNA紧密地嵌在细胞核中。染色质可以是开放的和“接近”的分子机器，读取编码在DNA中的遗传指令，或关闭和“不可接近”。了解DNA的开放和关闭区域可以告诉细胞如何选择开启和关闭基因。
研究染色质可以让你了解细胞的调控“语法”，前Shendure实验室博士后达伦·库萨诺维奇(Darren Cusanovich)说。他现在是亚利桑那大学的助理教授。“DNA的短片段是开放的，或者是可获得的，被某些‘词’富集，而这些‘词’反过来又是细胞指定它想要的特定基因的基础。”
为了描绘单个细胞的DNA可达性，科学家们开发了一种名为sci-ATAC-seq3的新方法。和sci-RNA-seq3一样，这项技术也在每个细胞中使用三种不同的DNA“条形码”来标记和跟踪单个细胞。然而，sci-ATAC-seq3并没有识别所有当前表达的序列，杏耀注册而是捕获和序列打开了染色质位点。
在这项研究中，科学家们在15个胎儿组织的约100万个位点生成了近80万个单细胞染色质可及性的图谱。他们询问，在每个细胞中，哪些蛋白质可能与可接近的DNA位点相互作用，以及这些相互作用如何解释细胞类型。该分析定义了基因组内发育的控制开关。他们还确定了可能与疾病有关的染色质可接近的位点。
“这告诉我们基因组的哪个部分可能是功能性的。我们仍然不知道不为基因编码的基因组中有多大比例参与了基因调控。我们现在的阿特拉斯提供了许多细胞类型信息,”西尔维亚Domcke说该研究的可访问性绘图纸和博士后Shendure实验室。其他DNA可访问性研究的主要作者安德鲁·希尔在Shendure实验室先前的计算生物学家现在科学家10 x基因组学,和丽Daza, Shendure实验室的研究科学家。
