{"id":24084,"date":"2019-09-09T10:16:57","date_gmt":"2019-09-09T17:16:57","guid":{"rendered":"https:\/\/vermont.salk.edu\/?post_type=disclosure&p=24084"},"modified":"2024-01-30T14:51:31","modified_gmt":"2024-01-30T22:51:31","slug":"salk-scientists-develop-technique-to-reveal-epigenetic-features-of-cells-in-the-brain","status":"publish","type":"disclosure","link":"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/salk-scientists-develop-technique-to-reveal-epigenetic-features-of-cells-in-the-brain\/","title":{"rendered":"Salk-Wissenschaftler entwickeln Technik zur Entdeckung epigenetischer Merkmale von Zellen im Gehirn"},"content":{"rendered":"

LA JOLLA - Der pr\u00e4frontale Kortex des Gehirns, der uns die F\u00e4higkeit verleiht, Probleme zu l\u00f6sen und vorausschauend zu planen, besteht aus Milliarden von Zellen. Das Verst\u00e4ndnis der gro\u00dfen Vielfalt an Zelltypen in dieser wichtigen Region, von denen jeder einzigartige genetische und molekulare Eigenschaften aufweist, war bisher jedoch eine Herausforderung.<\/p>\n

Die Wissenschaftler wissen, dass ein gro\u00dfer Teil dieser Vielfalt auf die Epigenetik zur\u00fcckzuf\u00fchren ist (z. B. die chemischen Markierungen auf der DNA) und wie sich epigenetische Merkmale letztlich in den Chromosomen zusammenfalten und die Expression von Genen beeinflussen.<\/p>\n

\"Human
Menschliche Chromosomen, die vom Dixon-Labor w\u00e4hrend der Metaphasenphase der Zellteilung abgebildet wurden.<\/p>\n

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Kredit: Salk Institut<\/figcaption><\/figure>\n

Jetzt haben Salk-Forscher eine Methode entwickelt, mit der sie gleichzeitig analysieren k\u00f6nnen, wie Chromosomen zusammen mit ihren epigenetischen Eigenschaften in einzelnen menschlichen Gehirnzellen verdichtet sind. Ein Team von Wissenschaftlern aus den Labors von Ecker und Dixon kombinierte zwei verschiedene Analysetechniken zu einer Methode, die es ihnen erm\u00f6glichte, genregulatorische Elemente in verschiedenen Zelltypen zu identifizieren. Die Arbeit, die in der Zeitschrift ver\u00f6ffentlicht wurde Natur Methoden<\/em><\/a> am 9. September 2019, ebnet den Weg zu einem neuen Verst\u00e4ndnis daf\u00fcr, wie manche Zellen dysreguliert werden und Krankheiten verursachen.<\/p>\n

\u201cWir haben diesen neuen und besseren Ansatz zur Analyse der Genome einzelner Zellen auf gesundes Hirngewebe angewandt\u201d, sagt Salk-Professor und Howard Hughes Medical Institute Forscher Joseph Ecker<\/a>, \u201cDer n\u00e4chste Schritt ist der Vergleich von normalem und erkranktem Gewebe.\u201d<\/p>\n

Die Art und Weise, wie die DNA in den Chromosomen genannten Strukturen im Zellkern verpackt ist, kann eine entscheidende Rolle f\u00fcr die Zellfunktionen spielen. Und wie die DNA letztlich gefaltet wird, h\u00e4ngt davon ab, welche DNA-Abschnitte miteinander interagieren m\u00fcssen und welche f\u00fcr die zellul\u00e4ren Maschinen leicht zug\u00e4nglich sein m\u00fcssen. Die Struktur der Chromosomen wirkt wie eine Art zellul\u00e4rer Fingerabdruck: Obwohl verschiedene Zelltypen die gleiche DNA-Sequenz haben, weisen sie unterschiedliche Chromosomenstrukturen auf, um diese DNA zu organisieren.<\/p>\n

Gleichzeitig steuern chemische (epigenetische) Ver\u00e4nderungen an der DNA selbst - wie das Anf\u00fcgen von Methylgruppen an einen DNA-Strang - auch den Zeitpunkt und den Umfang der Genexpression. Wenn eine Methylgruppe an ein St\u00fcck DNA angeheftet wird, wird die Expression eines Gens in der Regel blockiert.<\/p>\n

In der Vergangenheit mussten die Forscher getrennte Methoden anwenden, um die Chromosomenstrukturen und Methylierungsmuster einzelner Zellen zu bestimmen. Im Juli berichtete Eckers Team zum Beispiel, dass es ein neues Werkzeug entwickelt hat, das Zelltypen allein anhand der Chromosomenstruktur zu unterscheiden<\/a>. Und im Jahr 2017, sie sortierte Gehirnzellen von M\u00e4usen und Menschen auf der Grundlage ihrer Methylierungsmuster<\/a>.<\/p>\n

Bei getrennten Experimenten k\u00f6nnen die Forscher jedoch nicht feststellen, wie Chromosomenstruktur und Methylierungsmuster zusammenh\u00e4ngen k\u00f6nnten. Es war unklar, ob jede Untergruppe von Chromosomenstrukturen einer Untergruppe von Methylierungsmustern entspricht. Oder ob die beiden Datens\u00e4tze, wenn sie kombiniert werden, nuanciertere Subtypen von Zellen offenbaren.<\/p>\n

\"From
Von links: Jingtian Zhou, Dong-Sung Lee, Chongyuan Luo, Jesse Dixon und Joseph Ecker.<\/p>\n

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Kredit: Salk Institut<\/figcaption><\/figure>\n

Bei ihrer neuen Methode, der so genannten Einzelkern-Methyl-3C-Sequenzierung (sn-m3C-seq), nimmt das Salk-Team von jeder einzelnen Zelle einen \u201cDouble-Dip\u201d vor und sammelt gleichzeitig Daten zur Chromosomenstruktur und zur Methylierung. W\u00e4hrend die manuelle Durchf\u00fchrung des Prozesses langsam und umst\u00e4ndlich w\u00e4re, hat das Team die sn-m3C-seq automatisiert, so dass sie problemlos Tausende von Zellen untersuchen k\u00f6nnen. Die Entwicklung neuer Ans\u00e4tze f\u00fcr den Umgang mit Zellen in Verbindung mit neuen Berechnungsmethoden f\u00fcr die Datenverarbeitung erm\u00f6glichte diese neue Technik.<\/p>\n

Das Team sagt, dass die Entwicklung einer Methode, die diese Merkmale in einzelnen Zellen untersucht, es den Wissenschaftlern erm\u00f6glicht, bestimmte \u201canalytische Tricks\u201d anzuwenden, um Gewebeproben direkt zu untersuchen und die Chromosomenstruktur und die DNA-Methylierung in allen verschiedenen Zelltypen des Gewebes zu bestimmen. \u201cWir wissen, dass diese Merkmale zwischen den Zelltypen stark variieren k\u00f6nnen, und es ist wertvoll, beide Arten von Informationen aus denselben Zellen zusammen zu haben\u201d, sagt das Team. Jesse Dixon<\/a>, Helmsley-Salk Fellow und Co-Korrespondenzautorin. \u201cEs er\u00f6ffnet uns wirklich die M\u00f6glichkeit, zu verstehen, welche regulatorischen Sequenzen welche Gene in einer Vielzahl von Zelltypen und Geweben beeinflussen.\u201d<\/p>\n

Zu wissen, welche regulatorischen Sequenzen welche Gene regulieren, hat wichtige Auswirkungen auf das Verst\u00e4ndnis, wie genetische Variationen zu menschlichen Krankheiten beitragen k\u00f6nnen. So liegt ein Gro\u00dfteil der genetischen Variationen, die zu h\u00e4ufigen menschlichen Gehirnerkrankungen wie Schizophrenie und Depression sowie zu anderen Krankheiten wie Herzerkrankungen beitragen, in Regionen unseres Genoms, die weit von den Genen entfernt sind. Die Forscher sagen, dass sie durch die Untersuchung der Chromosomenfaltung in echten menschlichen Geweben und die Aufl\u00f6sung verschiedener Zelltypen mit diesen Methoden krankheitsverursachende genetische Varianten mit den Genen, die sie regulieren, in Verbindung bringen k\u00f6nnen, was ihnen mehr dar\u00fcber verr\u00e4t, warum bestimmte Varianten zu Krankheiten beitragen, und Erkenntnisse dar\u00fcber liefert, wie man sie am besten behandeln kann.<\/p>\n

Um sn-m3C-seq zu testen, wendeten Ecker, Dixon und Kollegen die Methode auf mehr als 4.200 menschliche Zellen des pr\u00e4frontalen Kortex an. W\u00e4hrend die Verwendung von Daten aus der Chromosomenstruktur allein nur eine grobe Trennung von Neuronen und Nicht-Neuronen erm\u00f6glichte, konnten die Forscher durch die Kombination der Ans\u00e4tze genregulatorische Elemente in verschiedenen Zelltypen identifizieren und dann die Chromosomenstrukturen in jedem Zelltyp weiter untersuchen.<\/p>\n

Au\u00dferdem stellte das Team Beziehungen zwischen den beiden Regulierungsebenen fest, die es in Zukunft genauer untersuchen will. Nachdem die Methode nun etabliert ist, m\u00f6chten sie sie auf weitere Arten von gesundem und krankem Gewebe anwenden.<\/p>\n

Entscheidend f\u00fcr diese Bem\u00fchungen ist ein Zuschuss in H\u00f6he von vier Millionen Dollar, den Dixon und Ecker am 6. September 2019 vom National Genome Research Institute der National Institutes of Health erhalten haben und der ihre Studien zur Genregulation in menschlichen Geweben und bei Krankheiten wie Krebs erheblich erleichtern wird.<\/p>\n

Die Co-Erstautoren der Arbeit waren Dong-Sung Lee, Chongyuan Luo und Jingtian Zhou, alle vom Salk Institute. Weitere Autoren waren Sahaana Chandran, Angeline Rivkin, Anna Bartlett, Joseph Nery, Conor Fitzpatrick und Carolyn O'Connor, ebenfalls vom Salk Institute.<\/p>\n

Die Arbeit und die beteiligten Forscher wurden durch das Howard Hughes Medical Institute, Zusch\u00fcsse der National Institutes of Health, den Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust und den Salk Institute Innovation Research Fund unterst\u00fctzt.<\/p>","protected":false},"featured_media":24086,"template":"","faculty":[378,42],"disease-research":[333,124],"class_list":["post-24084","disclosure","type-disclosure","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","faculty-jesse-dixon","faculty-joseph-ecker","disease-research-genetics","disease-research-neuroscience-and-neurological-disorders"],"acf":[],"yoast_head":"\nSalk scientists develop technique to reveal epigenetic features of cells in the brain - Salk Institute for Biological Studies<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/salk-scientists-develop-technique-to-reveal-epigenetic-features-of-cells-in-the-brain\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Salk scientists develop technique to reveal epigenetic features of cells in the brain - Salk Institute for Biological Studies\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"LA JOLLA\u2014The brain\u2019s prefrontal cortex, which gives us our ability to solve problems and plan ahead, contains billions of cells. 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