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新方法实现大规模单细胞水平的线粒体DNA基因分型
2020-08-14 17:48
来源：小柯机器人

美国哈佛大学Vijay G. Sankaran等研究人员合作开发出大规模平行单细胞线粒体DNA基因分型和染色质分析方法。这一研究成果于2020年8月12日在线发表在《自然—生物技术》上。

研究人员介绍了一种基于高通量液滴的线粒体单细胞测定法，用于转座酶可及染色质测序（scATAC-seq），该方法结合了数千个单细胞中的高可信度线粒体DNA（mtDNA）突变以及其伴随的高质量的染色质可及性测序。这样就可以推断出mtDNA的异质性、克隆关系、细胞状态以及单个细胞中可达到的染色质变异。研究人员揭示了病理性mtDNA变异异质性中的单细胞变异，并将其与个体内部染色质变异性和克隆进化联系在一起。
 
研究人员克隆地追踪了成千上万的癌症细胞，将表观基因组变异性与亚克隆进化联系起来，并推断出体外和体内分化造血细胞的细胞动力学。因此，这一方法可以研究体内细胞群体的动力学和克隆特性。
 
据悉，天然线粒体DNA（mtDNA）突变使得能够推断细胞之间的克隆关系。mtDNA可以与细胞状态的测定一起进行分析，但尚未与解决人体组织复杂性所需的大规模并行方法相结合。
 
附：英文原文

Title: Massively parallel single-cell mitochondrial DNA genotyping and chromatin profiling

Author: Caleb A. Lareau, Leif S. Ludwig, Christoph Muus, Satyen H. Gohil, Tongtong Zhao, Zachary Chiang, Karin Pelka, Jeffrey M. Verboon, Wendy Luo, Elena Christian, Daniel Rosebrock, Gad Getz, Genevieve M. Boland, Fei Chen, Jason D. Buenrostro, Nir Hacohen, Catherine J. Wu, Martin J. Aryee, Aviv Regev, Vijay G. Sankaran

Issue&Volume: 2020-08-12

Abstract: Natural mitochondrial DNA (mtDNA) mutations enable the inference of clonal relationships among cells. mtDNA can be profiled along with measures of cell state, but has not yet been combined with the massively parallel approaches needed to tackle the complexity of human tissue. Here, we introduce a high-throughput, droplet-based mitochondrial single-cell assay for transposase-accessible chromatin with sequencing (scATAC-seq), a method that combines high-confidence mtDNA mutation calling in thousands of single cells with their concomitant high-quality accessible chromatin profile. This enables the inference of mtDNA heteroplasmy, clonal relationships, cell state and accessible chromatin variation in individual cells. We reveal single-cell variation in heteroplasmy of a pathologic mtDNA variant, which we associate with intra-individual chromatin variability and clonal evolution. We clonally trace thousands of cells from cancers, linking epigenomic variability to subclonal evolution, and infer cellular dynamics of differentiating hematopoietic cells in vitro and in vivo. Taken together, our approach enables the study of cellular population dynamics and clonal properties in vivo. Combining droplet-based ATAC-seq and mitochondrial DNA sequencing reveals clonal variation in human cells and tissues.

DOI: 10.1038/s41587-020-0645-6

Source: https://www.nature.com/articles/s41587-020-0645-6

Nature Biotechnology：《自然—生物技术》，创刊于1996年。隶属于施普林格·自然出版集团，最新IF：68.164
官方网址：https://www.nature.com/nbt/
投稿链接：https://mts-nbt.nature.com/cgi-bin/main.plex


本期文章：《自然—生物技术》：Online/在线发表

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