9 de marzo de 2022
La plataforma proporcionará un catálogo de células de código abierto para comprender mejor las enfermedades cerebrales.
La plataforma proporcionará un catálogo de células de código abierto para comprender mejor las enfermedades cerebrales.
LA JOLLA—Investigadores del Instituto Salk han desarrollado una nueva tecnología genómica para analizar simultáneamente el ADN, ARN y la cromatina —una combinación de ADN y proteínas— de una sola célula. El método, que tardó cinco años en desarrollarse, representa un avance importante para las colaboraciones a gran escala en las que varios equipos trabajan simultáneamente para clasificar miles de nuevos tipos de células. La nueva tecnología, publicada en Genómica celular el 9 de marzo de 2022, ayudará a agilizar los análisis.
“Esta plataforma multimodal será útil al proporcionar una base de datos integral que podrán utilizar los grupos que intentan integrar sus datos de modalidad única”, afirma Joseph Ecker, director del Laboratorio de Análisis Genómico, de la Cátedra Internacional Salk en Genética e Investigador del Instituto Médico Howard Hughes. “Esta nueva información también puede informar y guiar la clasificación futura de tipos celulares”.”
Ecker cree que esta tecnología será vital para esfuerzos a gran escala, como la Red del Censo Celular del Cerebro (BRAIN Initiative Cell Census Network) de los Institutos Nacionales de Salud, de la cual es co-presidente. Un esfuerzo importante de la BRAIN Initiative es desarrollar catálogos de tipos de células del cerebro de ratones y humanos. Esta información puede ser utilizada luego para comprender mejor cómo el cerebro crece y se desarrolla, así como el papel que desempeñan los diferentes tipos de células en enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer.
La tecnología actual de células únicas funciona extrayendo ADN, ARN o cromatina del núcleo de una célula y luego analizando su estructura molecular en busca de patrones. Sin embargo, este método destruye la célula en el proceso, obligando a los investigadores a depender de algoritmos computacionales para analizar más de uno de estos componentes por célula o para comparar los resultados.
Para el nuevo método, llamado snmCAT-seq, los científicos utilizaron biomarcadores para etiquetar ADN, ARN y cromatina sin extraerlos de la célula. Esto permitió a los investigadores medir los tres tipos de información molecular en la misma célula. Luego, los científicos utilizaron este método para identificar 63 tipos de células en la región de la corteza frontal del cerebro humano y evaluaron la eficacia de los métodos computacionales para integrar múltiples tecnologías de células únicas. El equipo descubrió que los métodos computacionales tienen una alta precisión para caracterizar poblaciones amplias de células cerebrales, pero muestran una ambigüedad significativa en el análisis de tipos de células finamente definidos, lo que sugiere la necesidad de definir los tipos de células mediante diversas mediciones para una clasificación más precisa.
La tecnología también podría usarse para comprender mejor cómo interactúan los genes y las células para causar enfermedades neurodegenerativas.
“Estas enfermedades pueden afectar ampliamente a muchos tipos de células. Pero podría haber ciertas poblaciones celulares que sean particularmente vulnerables”, afirma el co-primer autor. Chongyuan Luo, profesor asistente de genética humana en la Escuela de Medicina David Geffen en UCLA. La investigación genética ha identificado las regiones del genoma que son relevantes para enfermedades como el Alzheimer. Estamos proporcionando otra dimensión de datos e identificando los tipos de células afectadas por estas regiones genómicas.“
Como siguiente paso, el equipo planea usar la nueva plataforma para encuestar otras áreas del cerebro y comparar células de cerebros humanos sanos con las de cerebros afectados por el Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas.
Otros autores incluyeron a Hanqing Liu, Bang-An Wang, Zhuzhu Zhang, Dong-Sung Lee, Jingtian Zhou, Sheng-Yong Niu, Rosa Castanon, Anna Bartlett, Angeline Rivkin, Jacinta Lucero, Joseph R. Nery, Jesse R. Dixon y M. Margarita Behrens del Salk; Fangming Xie, Ethan J. Armand, Wayne I. Doyle, Sebastian Preissl y Eran A. Mukamel de la Universidad de California San Diego; Kimberly Siletti, Lijuan Hu y Sten Linnarsson del Instituto Karolinska en Suecia; Trygve E. Bakken, Rebecca D. Hodge y Ed Lein del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle; Rongxin Fang, Xinxin Wang y Bing Ren del Instituto Ludwig para la Investigación del Cáncer en La Jolla, California; Tim Stuart y Rahul Satija del New York Genome Center; y David A. Davis y Deborah C. Mash de la Universidad de Miami.
La investigación fue financiada por los National Institutes of Health (5R21HG009274, 5R21MH112161, 5U19MH11483, R01MH125252, U01HG012079, 5T32MH020002, R01HG010634 y U01MH114812), el Howard Hughes Medical Institute y la Facultad de Medicina de UC San Diego.
DOI: 10.1016/j.xgen.2022.100107
DIARIO
Genómica celular
AUTORES
Chongyuan Luo, Hanqing Liu, Fangming Xie, Ethan J. Armand, Kimberly Siletti, Trygve E. Bakken, Rongxin Fang, Wayne I. Doyle, Tim Stuart, Rebecca D. Hodge, Lijuan Hu, Bang-An Wang, Zhuzhu Zhang, Sebastian Preissl, Dong-Sung Lee, Jingtian Zhou, Sheng-Yong Niu, Rosa Castanon, Anna Bartlett, Angeline Rivkin, Xinxin Wang, Jacinta Lucero, Joseph R. Nery, David A. Davis, Deborah C. Mash, Rahul Satija, Jesse R. Dixon, Sten Linnarsson, Ed Lein, M., Margarita Behrens, Bing Ren, Eran A. Mukamel y Joseph R. Ecker
PORTADA DE REVISTA
En la portada: Los tipos de neuronas corticales humanas pueden identificarse por sus perfiles distintivos de RNA-seq, cromatina abierta o metiloma de ADN de citosina. En esta edición de Genómica celular, Luo et al. describen el desarrollo de un nuevo método de perfilado molecular de núcleo único llamado snmCAT-seq, que combina estas tres modalidades individuales. Este método multiómico, que mide simultáneamente la metilación del ADN, la accesibilidad de la cromatina y los transcritos de ARN presentes en un solo núcleo, se aplicó para examinar la diversidad de las neuronas corticales del cerebro humano. La imagen de portada representa cómo un trío diverso de investigadores, que representan el trío de modalidades moleculares medidas por snmCAT, “secuencian” para comprender el funcionamiento interno del cerebro humano. Arte de portada por Scot Nicholls y Amy Cao (Salk Institute).
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El Instituto Salk es un centro de investigación independiente y sin fines de lucro fundado en 1960 por Jonas Salk, creador de la primera vacuna segura y eficaz contra la poliomielitis. La misión del Instituto es impulsar una investigación fundamental, colaborativa y audaz que aborde los retos más acuciantes de la sociedad, entre ellos el cáncer, la enfermedad de Alzheimer y la vulnerabilidad agrícola. Esta ciencia fundamental sustenta todos los esfuerzos traslacionales, generando conocimientos que permiten el desarrollo de nuevos medicamentos e innovaciones en todo el mundo.
